基于SiC MOSFET的低壓交流伺服驅(qū)動(dòng)器的研究.pdf

1、隨著社會(huì)發(fā)展，以永磁同步電機(jī)為控制對(duì)象的交流伺服系統(tǒng)在人們的日常生活、工業(yè)生產(chǎn)和國(guó)防建設(shè)等領(lǐng)域日益得到廣泛的應(yīng)用。然而，一些需要在野外作業(yè)的情況下，無(wú)法為伺服系統(tǒng)提供高壓交流電源，只能以24V直流蓄電池作為電源。當(dāng)采用低壓電源供電時(shí)，交流伺服系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)壓降大、損耗高、體積增大等問(wèn)題。相比于傳統(tǒng)Si IGBT，新型SiC MOSFET具有開(kāi)關(guān)頻率高、通態(tài)壓降低、損耗小、工作溫度高等優(yōu)點(diǎn)。本文以SiC MOSFET功率模塊代替IGBT功率

2、模塊展開(kāi)研究，以克服低壓交流伺服系統(tǒng)壓降大、損耗高的技術(shù)難點(diǎn)。尤其是高開(kāi)關(guān)頻率時(shí)，采用SiC MOSFET設(shè)計(jì)低壓交流伺服系統(tǒng)損耗方面的優(yōu)勢(shì)更明顯，對(duì)于進(jìn)一步研究高性能低壓交流伺服系統(tǒng)具有現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　首先，介紹了SiC MOSFET的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，建立了SiC MOSFET的功能模型并進(jìn)行仿真，分析了SiC MOSFET的開(kāi)關(guān)特性、管壓降和開(kāi)關(guān)損耗，從理論上得出SiC MOSFET的管壓降和開(kāi)關(guān)損耗都低于同功率等級(jí)的I

3、GBT，開(kāi)關(guān)頻率越高時(shí)，SiC MOSFET和IGBT的開(kāi)關(guān)損耗差距越大。
　　其次，分析了主回路的工作原理，分別以SiC MOSFET和IGBT仿真模型搭建了主回路，以SPWM信號(hào)為觸發(fā)信號(hào)，以正弦波為調(diào)制波，進(jìn)行了主回路工作過(guò)程中管壓降和損耗的仿真，通過(guò)仿真結(jié)果的對(duì)比分析，證明了SiC MOSFET設(shè)計(jì)的主回路管壓降和損耗更低，尤其是在高開(kāi)關(guān)頻率時(shí)，SiC MOSFET設(shè)計(jì)的主回路損耗方面的優(yōu)勢(shì)更明顯，更適合低壓交流伺服驅(qū)動(dòng)器

4、的應(yīng)用。
　　最后，以TMS320F2812為控制核心，分別以CREE公司的CCS050M12CM2型號(hào)SiC MOSFET功率模塊和三菱公司的PM100RLA120型號(hào)IGBT功率模塊為主回路設(shè)計(jì)了低壓交流伺服驅(qū)動(dòng)器的軟硬件，搭建了低壓交流伺服驅(qū)動(dòng)器的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。利用搭建的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)基于兩種功率模塊設(shè)計(jì)的伺服驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行了通態(tài)壓降和損耗方面的測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果再次證明了基于SiC MOSFET設(shè)計(jì)的低壓交流伺服驅(qū)動(dòng)器通態(tài)壓降和損耗均低