考虑温度影响的混合型SiC IGBT变参数暂态电热耦合模型建立与分析

SiC IGBT器件以其优良的性能更适合高压大电流应用场合,然而受现有制作工艺限制,其未能实现大规模投产,相比之下混合型SiC IGBT目前能更好地实现效率和成本的最优化。为研究混合型SiC IGBT的性能,提出一种基于Saber的考虑温度影响的变参数暂态电热耦合模型建立方法。首先对器件不同参数的温度敏感度进行分析,得到各温敏参数的温度特性。然后从理论角度分析结温变化对混合型SiC IGBT暂态过程dUCE/dt、dIC/dt的影响规律,减少了数学拟合方法额外参数的引入。基于分析建立仿真模型,并搭建实物平台,在不同初始环境温度条件下,随着混合型SiC IGBT器件工作时间的增加,对暂态特性的变化规律和结温升高规律进行测试。最后将建立的变参数暂态电热耦合模型仿真结果与实物结果进行对比,二者具有较高的吻合度,验证了所提建模方法的准确性,为实际工程应用混合型SiC IGBT时的动态性能分析、温度变化规律提供了参考依据。

轨道交通牵引四象限变流器三电平SiC/Si混合型拓扑损耗分析

三电平SiC/Si混合型拓扑能满足低功率损耗的需求,其成本又低于全SiC拓扑,已逐渐应用于各类电力电子装置。由于轨道交通牵引四象限变流器应用场合的开关频率不高,而功率较大,不同的三电平SiC/Si混合型拓扑在损耗和效率上的优劣有待进一步评估。为此,提出一种T型中点箝位三电平SiC/Si混合型拓扑(TNPC-H2),在建立的损耗模型的基础上,推导了其与已有的有源中点箝位三电平SiC/Si混合型拓扑(ANPC-H1)的损耗计算公式,并将2种混合拓扑的成本、损耗和效率进行了理论计算的分析和对比。结果表明TNPC-H2更适用于低频场合,而ANPC-H1适用范围广,且开关频率越高其优势越突出。