sic功率器件特性及其在逆变器中应用研究

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1、NanjhagUniversityofAeronauticsandAstronauticsnleGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchontheCharacteristicsofSi．CPowerDevicesanditsApplicationintheInverterAThesisinElectricalEngineeringbyMaTingAdvisedbyAssociateProfessorQinHaihongSubmittedi

2、nPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMay,2013㈣2⋯川1洲6删‘9舢4Ⅲ4㈣Z舢丫承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文

3、被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名：召亟作者签名：丝里互日期：塑!三：』：3忪彤。南京航空航天大学全日制专业学位硕士学位论文摘要逆变器作为航空静止变流器中的重要环节，正朝着高效率和高功率密度方向发展。提高开关频率是提高变换器功率密度的重要途径，但是传统的Si器件在开关频率提高的同时会带来开关损耗增加的问题。新型SiC器件工作频率高、阻断电压高，同时开关损耗和通态比电阻较低，为实现更

4、高效率，更高功率密度逆变器提供了一种新的解决方案。尽管SiCMOSFET与siMOSFET相比是一个卓越的开关管，但不能理解为它能够对现有的硅器件的应用进行一个直接插入式的替换，需要仔细的研究才能从SiCMOSFET器件中获得最优的性能。本文首先对Cree公司的SiC肖特基二极管c3D10060(600W10A)和SiCMOSFETCMFl0120D(1200W10A)进行了特性的研究。对SiCMOSFET和SiMOSFET的静态特性进行了对比，归纳总结出SiCMOSFET区别于SiMOSFET的特性

5、以及这些特性对电路的需求和带来的优势。在斩波电路中，对SiC肖特基二极管的反向恢复特性进行了测试和分析，给出不同开关频率、不同驱动电阻情况下SiCMOSFET的开关特性，并对开关管应力和高频寄生振荡问题进行了阐述。针对SiCMOSFET应用于高频逆变器中相关问题进行了研究，如驱动电路，高频寄生参数，EMI问题等。建立了逆变器损耗模型，针对损耗分布图，在提升逆变器效率方面作了研究。最后研制了一台lkVA单相全桥逆变器实验平台，给出详细硬件电路设计过程。对使用全si器件(SiMOSFET与寄生体二极管组合

6、)，混合器件(SiMOSFET与外并SiC肖特基二极管组合)和全SiC器件(SiCMOSFET与外并SiC肖特基二极管)的逆变器在效率方面进行了对比，结果验证了全SiC器件逆变器在效率方面的优势。关键词：SiCMOSFET，SiCSBD，开关特性，高开关频率，寄生参数，逆变器SiC功率器件特性及其在逆变器中的应用研究AbstractInverteristheimportantlinkoftheASI，developinginthebd【ghefficiencyandhighpowerdensity．I

7、natypicalconvertertheoutputissynthesizedthroughaseriesofdiscretepulseswhoseperiodisgovemedbytheswitchingfrequencyoftheconverter．Anincreaseinswitchingfrequencyoftheconvertertypicallyresultsinareductionofthesizeofthefilter；howeverthedissipationofthemainpo

8、werswitchincreasesaswell．Devicesbasedonsiliconcarbide(sic)havetheabilitytowithstandhigherjunctiontemperature，blockhighvoltages，switchfasterandhavemuchlesseronstateresistance．SiCdevicesintrinsicaUyhavelowerswitchinglossesthantheir