电机驱动系统中的碳化硅MOSFET行为模型及电磁兼容研究

发布时间：2021-07-02 18:35

　　电机驱动系统被广泛应用于武器装备、轨道交通、新能源汽车和工业生产等领域,而功率开关器件是电机驱动系统的核心。随着电机驱动系统的效率和能耗问题越来越受到人们的重视,具有开关速度快、额定电压高和散热性能良好等特点的碳化硅器件也受到了人们的广泛关注。其中,已经完全实现商业化的碳化硅MOSFET被认为是传统IGBT器件的替代品。然而,由于碳化硅MOSFET的开关速度更快,导致电机驱动系统中的EMI问题较传统电机驱动系统更为严重。因此,对碳化硅MOSFET开关特性和碳化硅MOSFET电机驱动系统EMI问题的研究成为了学术界广泛关注的热点。碳化硅电机驱动系统相关领域内大量的研究成果表明碳化硅器件的开关特性是碳化硅电机驱动系统相对于传统电机驱动系统电磁兼容问题更为严重的根源。因此,本文重点研究了碳化硅MOSFET的开关行为,以及开关行为与电机驱动系统EMI之间的关系。为了研究碳化硅MOSFET的开关行为以及影响MOSFET开关行为的因素,本文基于该领域已有成果提出了一种碳化硅MOSFET开关行为模型,该行为模型基于双脉冲测试回路,通过对该回路中碳化硅MOSFET开关过程中各个状态之间相互关系的研究,... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 碳化硅器件的优势和面临的挑战
    1.3 功率开关器件建模研究现状
    1.4 电机驱动系统电磁兼容研究现状
    1.5 论文主要研究内容
第二章 碳化硅MOSFET行为模型研究
    2.1 理想状态下碳化硅MOSFET开关过程分析
        2.1.1 开通延时阶段
        2.1.2 电流上升阶段
        2.1.3 电压下降阶段
        2.1.4 栅源极电压上升阶段
        2.1.5 关断延迟阶段
        2.1.6 电压上升阶段
        2.1.7 电流下降阶段
        2.1.8 栅源极电压下降阶段
    2.2 非理想状态下碳化硅MOSFET开通关断过程分析
        2.2.1 非理想状态下的MOSFET双脉冲测试电路
        2.2.2 碳化硅MOSFET开通过程分析
        2.2.3 碳化硅MOSFET关断过程分析
        2.2.4 非线性电容建模
    2.3 碳化硅MOSFET开关行为模型的实现
    2.4 实验平台搭建以及模型验证
        2.4.1 实验平台及环境介绍
        2.4.2 实验结果分析
    2.5 本章小结
第三章 基于碳化硅MOSFET永磁同步电机驱动系统设计
    3.1 硬件系统设计
        3.1.1 硬件总体设计方案
        3.1.2 电源模块设计
        3.1.3 MOSFET驱动模块设计
    3.2 电机驱动算法设计及实现
        3.2.1 基本电压空间矢量
        3.2.2 空间电压矢量的合成
    3.3 软件系统设计
        3.3.1 底层驱动层
        3.3.2 设备驱动层
        3.3.3 应用函数层
    3.4 本章小结
第四章 碳化硅MOSFET永磁同步电机驱动系统电磁兼容研究
    4.0 碳化硅MOSFET开关行为与系统共模EMI之间的关系
    4.1 SVPWM驱动谐波分析
    4.2 仿真及结果分析
    4.3 电机驱动系统共模电压频谱分析
    4.4 实验验证及分析
        4.4.1 开关时间对电机驱动系统共模EMI的影响
        4.4.2 开关频率对电机驱动系统共模EMI的影响
        4.4.3 母线电压对电机驱动系统共模EMI的影响
        4.4.4 电流对电机驱动系统共模EMI的影响
    4.5 本章小结
第五章 总结和展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3261002