基于SiC MOSFET变电阻驱动的电子负载并网控制研究

为应对全球气候变暖,响应碳中和目标的号召,近几年新能源发电装机容量快速增长。清洁能源存在周期性的变化,而储能系统能够实现"削峰填谷",但相关储能电池设备在出厂前需要进行大量测试。能馈型直流电子负载能进行负载功能模拟,并将能量回馈电网,因而得到了广泛关注。为了优化电子负载中SiC MOSFET器件的驱动,设计了一种驱动电阻可变的方案,随着栅极电压上升,通过模拟电路控制增大驱动电阻,有效抑制了驱动电压超调,提高了可靠性。为了提高电子负载的并网电流质量,针对T型三电平逆变器,分析了输入均压环路对并网电流总谐波失真(Total Harmonic Distortion,THD)的影响,提出了一种均压环陷波控制策略。通过实验观测了电容压差的纹波,验证了分析的正确性;测试了并网电流THD,验证了所提控制策略的可行性。

半桥结构中的SiC MOSFET串扰电压建模研究

SiC MOSFET凭借着低开关损耗、高工作频率与高工作温度点等优点,逐渐在高效率、高功率密度与高温的应用场合取代传统的硅功率器件。然而,在高速开关中带来的栅极串扰现象严重制约SiC器件的开关速度。传统的串扰抑制方法重点关注由栅极–漏极寄生电容引入的干扰电压,往往通过减小驱动回路阻抗的方式来降低串扰电压。该文基于SiC MOSFET器件的开关模态,提出考虑共源电感的分段线性化串扰电压模型。该模型基于器件数据手册及双脉冲实验提取的参数,考虑栅极–漏极电容、共源电感、体二极管反向恢复等非理想因素的影响。对比不同电压点、电流点与电阻值下实验与模型的输出结果。该模型表明,串扰电压是由器件栅极–漏极电容、共源电感与驱动回路阻抗共同作用的结果。单一降低驱动回路阻抗的方式对串扰电压的抑制效果有限。基于提出的模型,该文给出串扰电压抑制的指导方法,可直接用于SiC MOSFET驱动电路的设计。