电动汽车逆变器SiC MOSFET驱动技术研究

发布时间：2024-09-28 19:50

　　电动汽车的发展对电机控制器的小型化、轻量化和高能效提出了更高的要求。以SiC MOSFET为代表的宽禁带器件超越了传统硅基功率器件在电压等级、开关频率与工作温度上的极限,可降低电机控制器的体积、重量和成本,提高系统效率,在电动汽车应用中具有明显优势。驱动电路影响着电机控制器的性能与可靠性,驱动技术研究对SiC MOSFET在电动汽车中的应用有着重要意义。本文分析了SiC MOSFET的器件特性,研究了SiC MOSFET在高频应用中的主回路振荡与驱动回路振荡产生机理。针对CREE 1200V/300A半桥模块,搭建了包含寄生参数LTSPICE仿真电路,并通过理论分析和仿真研究了驱动参数对SiC MOSFET开关瞬态的影响。根据电动汽车逆变器驱动电路的要求,设计了60kW碳化硅逆变器的驱动电路,其具有信号隔离、缓冲放大、有源钳位、栅极钳位及两级过流保护功能,并针对减小驱动回路寄生电感,提出了驱动回路低阻抗路径的布局方案。制作了驱动板并搭建了实验样机,通过双脉冲实验测试了SiC MOSFET的开关性能并选择了最优的驱动电阻与栅极电容。通过过流保护实验验证了本文设计的过流保护电路可以正常动作,...

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状及分析
        1.2.1 SiC MOSFET驱动电路研究现状
        1.2.2 主动驱动技术研究现状
    1.3 本文研究工作及章节安排
第2章 SiC MOSFET特性分析及驱动参数优化
    2.1 SiC MOSFET器件特性分析
        2.1.1 SiC MOSFET的物理结构与工作原理
        2.1.2 SiC MOSFET静态特性
        2.1.3 SiC MOSFET动态特性
    2.2 SiC MOSFET开关动态特性分析
        2.2.1 SiC MOSFET的开关过程
        2.2.2 SiC MOSFET的开关轨迹
    2.3 SiC MOSFET应用中面临的问题
        2.3.1 主回路开关振荡
        2.3.2 驱动回路振荡与串扰
    2.4 SiC MOSFET驱动回路参数优化仿真
        2.4.1 驱动参数对SiC MOSFET开关瞬态的影响
        2.4.2 CAS300M12BM2 模块LTSpice仿真电路搭建
        2.4.3 驱动回路参数仿真及优化
    2.5 本章小结
第3章 SiC MOSFET驱动电路设计与验证
    3.1 电动汽车逆变器驱动电路设计要求
    3.2 驱动电路硬件设计
        3.2.1 供电电源设计
        3.2.2 信号传输电路设计
        3.2.3 保护电路设计
        3.2.4 PCB布置与寄生参数提取
    3.3 实验与结果分析
        3.3.1 双脉冲实验
        3.3.2 电机台架实验
    3.4 本章小结
第4章 SiC MOSFET主动驱动技术研究
    4.1 主动驱动电路原理
        4.1.1 驱动电压调节
        4.1.2 驱动电阻调节
        4.1.3 驱动电流调节
    4.2 主动门极驱动开关过程控制
        4.2.1 开关阶段的检测方法
        4.2.2 新型主动驱动电路
        4.2.3 仿真分析
    4.3 主动驱动结温控制策略
        4.3.1 结温控制意义
        4.3.2 导通损耗及开关损耗控制
        4.3.3 结温平滑控制仿真分析
    4.4 本章小结
结论与展望
参考文献
附录A 攻读学位期间获得的研究成果
致谢



本文编号：4006267