碳化硅MOSFET三相逆變器研究.pdf

1、伴隨著武器導彈系統(tǒng)的全電化快速發(fā)展，電傳作動系統(tǒng)將成為新型舵面操縱機構(gòu)。稀土永磁電機在結(jié)構(gòu)及其性能方面的優(yōu)勢，使其成為未來電傳作動系統(tǒng)的首選驅(qū)動電機。研究稀土永磁電機驅(qū)動系統(tǒng)的小型化，對于提升電傳作動系統(tǒng)的性能具有重要意義。本文以驅(qū)動稀土永磁電機為目標，研究基于碳化硅 MOSFET的三相逆變器，為稀土永磁電機驅(qū)動系統(tǒng)的小型化打下基礎(chǔ)，以期拓展電傳作動系統(tǒng)在武器導彈系統(tǒng)的應用范圍。具體的研究工作為：
　　1.在分析電傳作動系統(tǒng)特性基

2、礎(chǔ)上，指出其驅(qū)動系統(tǒng)小型化的必要性。結(jié)合半導體功率器件的發(fā)展歷程，指出碳化硅器件是未來電力電子裝置功率開關(guān)器件的首選，為電傳作動系統(tǒng)的小型化提供新的思路。對作為開關(guān)功能使用的MOSFET，在導通特性、關(guān)斷特性、損耗等方面做了詳細的分析，指出基于碳化硅材料的MOSFET在相應方面的優(yōu)勢。
　　2.介紹了基于三相全控橋拓撲結(jié)構(gòu)的逆變器工作原理。分析了正弦脈寬調(diào)制和空間矢量脈寬調(diào)制兩種常用逆變器控制方法的基本工作原理，以及最大逆變效率，

3、指出空間矢量脈寬調(diào)制具有更高的逆變效率。結(jié)合空間矢量脈寬調(diào)制的特點，對其軟件編程實現(xiàn)過程中的扇區(qū)確定、各個功率開關(guān)器件的導通時間計算方法，做了詳細的分析。
　　3.提出基于碳化硅 MOSFET三相逆變器的稀土永磁電機驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計方法。以TMS320F2812為CPU構(gòu)建硬件系統(tǒng)，具體包括最小系統(tǒng)、驅(qū)動隔離、柵極驅(qū)動能力提升、電流采集、逆變器、電源變換等模塊，對各個模塊的電路設(shè)計基本原理做了詳細的分析。在所設(shè)計的硬件原理框圖基礎(chǔ)上，

4、采用Altium Designer設(shè)計了相應的電路原理圖和電路PCB板圖。軟件實現(xiàn)建立在基于恒壓頻比的稀土永磁電機控制方法基礎(chǔ)上，結(jié)合空間矢量脈寬調(diào)制，給出主程序和中斷服務程序?qū)能浖鞒虉D，通過在CCS開發(fā)環(huán)境下編程實現(xiàn)。
　　4.對所設(shè)計的驅(qū)動系統(tǒng)進行了加工、焊接、調(diào)試。在所建實驗系統(tǒng)基礎(chǔ)上，分別測試了以碳化硅MOSFET、硅MOSFET、硅IGBT為開關(guān)器件構(gòu)建的開關(guān)電路特性。測試結(jié)果表明通過碳化硅MOSFET構(gòu)建的開關(guān)電