基于SiC功率器件的单级PFC电路应用研究

发布时间：2021-11-12 14:34

　　SiC功率器件开关速度快、开关损耗小、反向恢复特性好,能提高单级功率因数校正（PFC）电路的应用频率,提升效率、功率因数及装置稳定性,简化电路结构,减小体积、功耗和设计难度。本文以SiC材料和已经市场化应用的SiC/Si功率器件为基础开展如下工作:（1）概述SiC材料和SiC功率器件的特征、应用成本、应用前景和其在功率因数校正领域的应用优势;分析其在商业化应用进程中的优势和存在的问题,认为其与传统Si材料技术逐步取代又兼容共存的发展新格局。（2）搭建SiC MOSFET开断特性的Saber仿真平台,仿真寄生参数、驱动电阻、驱动电压等对MOSFET开关性能的影响;对比分析SiC/Si功率器件动静态特性和外部应用条件变化对其各自性能发挥的影响;搭建能充分发挥SiC MOSFET开关性能的负压驱动电路和负压电路;分析了SiC MOSFET高频应用及桥臂串扰问题。（3）分析PFC电路在连续模式（CCM）下的反向恢复问题,利用SiC SBD优异的反向恢复性能既能为CCM模式下的反向恢复问题提供解决方案,又能简化电路结构提高电路稳定性;基于SiC功率器件搭建升压/降压型单级功率因数校正待测电路。（... 

【文章来源】：西华大学四川省

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 SiC材料与SiC功率器件
        1.1.1 SiC材料
        1.1.2 SiC功率器件
    1.2 SiC功率器件的应用
        1.2.1 SiC系统外部特征分析
        1.2.2 SiC系统成本分析
        1.2.3 SiC系统应用领域分析
        1.2.4 SiC功率器件在PFC领域的应用优势
    1.3 本文主要内容及结构安排
2 SiC功率器件特性
    2.1 SiC MOSFET特性研究
        2.1.1 寄生参数对SiC MOSFET开关特性的影响
        2.1.2 SiC MOSFET特性
        2.1.3 SiC MOSFET驱动电路设计
        2.1.4 SiC MOSFET高频应用及桥臂串扰问题分析
    2.2 SiC二极管特性研究
        2.2.1 导通特性
        2.2.2 阻断特性
        2.2.3 反向恢复特性
    2.3 本章小结
3 基于SiC功率器件的单级PFC电路测试样机设计与器件选型
    3.1 功率因数校正
        3.1.1 功率因数校正技术的分类
        3.1.2 功率因数校正电路的工作模式
        3.1.3 CCM模式下的二极管反向恢复问题及其解决方案
        3.1.4 CCM模式下的控制方法
    3.2 升压型PFC测试电路设计
        3.2.1 基于SiC功率器件的升压型PFC主要电路参数计算和选型
        3.2.2 EMI设计
        3.2.3 升压型PFC仿真
    3.3 降压型PFC测试电路设计
        3.3.1 降压型PFC的工作方式及其优势
        3.3.2 高边驱动与低边驱动对比
        3.3.3 基于SiC功率器件的降压型PFC主要电路参数计算和选型
    3.4 本章小结
4 基于SiC/Si功率器件的单级PFC变换器性能测试
    4.1 实验说明
        4.1.1 测试仪器仪表
        4.1.2 Si基器件选取原则
        4.1.3 实物
    4.2 升压型PFC测试
        4.2.1 波形
        4.2.2 温升
        4.2.3 效率
    4.3 降压型PFC测试
        4.3.1 波形
        4.3.2 驱动电压的影响
        4.3.3 效率
    4.4 本章小结
5 全文总结
参考文献
附录1 升压型PFC电路原理图
附录2 降压型PFC电路原理图
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]碳化硅器件在节能减排领域的应用展望[J]. 许泓,任荣杰.  中国能源. 2018(08)
[2]宽禁带电力电子器件及其应用综述（上）——碳化硅器件[J]. 孔德鑫,刘洋,何泽宇.  变频器世界. 2018(07)
[3]碳化硅在能源领域的应用及展望[J]. 赵敏,贺文智,朱昊辰,黄菊文,李光明.  上海节能. 2017(10)
[4]SiC电力电子器件研究现状及新进展[J]. 刘佳佳,刘英坤,谭永亮.  半导体技术. 2017(10)
[5]英国谐波标准G5的发展及现状[J]. 张毅威,丁超杰,闵勇,刘军成,卫述蓉,王乐乐.  电网技术. 2017(12)
[6]SiC器件在光伏逆变器中的应用与挑战[J]. 曾正,邵伟华,胡博容,陈昊,廖兴林,陈文锁,李辉,冉立.  中国电机工程学报. 2017(01)
[7]SiC功率器件应用现状及发展趋势[J]. 漆宇,李彦涌,胡家喜,范伟,唐威.  大功率变流技术. 2016(05)
[8]SiC器件技术特点及其在轨道交通中的应用[J]. 刘可安,李诚瞻,李彦涌,李华.  大功率变流技术. 2016(05)
[9]1200V碳化硅MOSFET在智能电网电力电子设备中的应用特性研究[J]. 林翔,李金元,谢立军,孙凯.  智能电网. 2016(07)
[10]SiC MOSFET开关特性及驱动电路的设计[J]. 刘仿,肖岚.  电力电子技术. 2016(06)

博士论文
[1]高功率因数低输出纹波PFC变换器研究[D]. 阎铁生.西南交通大学 2015

硕士论文
[1]SiC MOSFET驱动电路及开关过程振荡问题研究[D]. 武晶晶.北京交通大学 2018
[2]基于SiC器件的高功率密度城轨车辆充电机研究[D]. 杨春.北京交通大学 2017
[3]SiC肖特基二极管的物理模型参数提取研究[D]. 吕柔睿.西华大学 2017
[4]基于碳化硅肖特基二极管的逆变器的研究[D]. 谷杨.西安电子科技大学 2012



本文编号：3491108