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SiC MOSFET开关振荡特性及并联应用器件筛选的研究

ABUOGO James Opondo  
【摘要】:碳化硅(SiC)MOSFET是一种很有前景的开关式电力电子变换器器件。更宽的带隙、更快的开关速度和更高的导热系数,使得其在高压、高温和高频应用中要优于硅IGBT和硅MOSFET等硅基器件。然而,SiC MOSFET的应用仍面临着开关振荡和并联电流不平衡等挑战。SiC MOSFET器件的高开关速度加剧了开关振荡。随之引发的传导振荡使器件的功率损耗增加,并会引起谐波,对电力系统产生不良影响;而辐射振荡则可能会对通信和控制系统造成电磁干扰。因此,了解这些振荡的触发机制和特征是有必要的。除此之外,本文还研究了并联器件之间的电流不平衡问题。SiC MOSFET的器件参数存在着显著的差异性,当器件并联时会导致电流不平衡。而这可能导致局部发热及进一步器件的退化和失效。本文通过对开关瞬态过程的详细分析,揭示了振荡的触发机理,建立了一个简单的二阶RLC等效电路模型。并研究了电路和器件寄生参数的不同对开关振荡的影响。在理论分析和仿真分析的基础上,确定了关断瞬态振荡和峰值增大的原因。实验结果也验证了这一分析。在器件并联筛选方面,首先通过对同批次SiC MOSFET器件产品的测试,确定器件参数的分布情况。在此基础上,提出了一种基于线性回归算法的机器学习模型,用于器件并联前的分选。通过实验结果表明,所提出的器件分选方法能够有效地减小并联器件的暂态和稳态电流不平衡。


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