基于SiC MOSFET的固態(tài)直流斷路器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、直流斷路器對(duì)于直流配電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行具有至關(guān)重要的作用。相比機(jī)械和混合式直流斷路器，固態(tài)直流斷路器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、開(kāi)關(guān)速度快、動(dòng)作無(wú)弧及性能可靠等優(yōu)點(diǎn)；與現(xiàn)有的基于 Si器件的固態(tài)斷路器相比，以寬禁帶器件 SiC MOSFET為開(kāi)關(guān)元件的固態(tài)直流斷路器又具有耐壓水平高、導(dǎo)通損耗小等優(yōu)勢(shì)，正成為直流斷路器的發(fā)展趨勢(shì)。然而，基于SiC MOSFET固態(tài)直流斷路器面臨沒(méi)有精確的仿真模型、需要設(shè)計(jì)適應(yīng)性驅(qū)動(dòng)、抑制關(guān)斷過(guò)電壓等問(wèn)題。為了更好地發(fā)揮

2、SiC器件的優(yōu)勢(shì)，論文建立了 SiC MOSFET等效電路級(jí)模型，分析了 SiC MOSFET的開(kāi)關(guān)特性等在斷路器中應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一臺(tái)固態(tài)直流斷路器，并進(jìn)行了測(cè)試。
　　本文進(jìn)行的研究工作主要包括：
　?、傺芯苛薙iC MOSFET的建模方法，并建立了SiC MOSFET等效電路模型。首先，分析SiC MOSFET的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，參考器件的數(shù)據(jù)手冊(cè)，確定了建立等效模型需要考慮的關(guān)鍵特性參數(shù)；其次，重點(diǎn)考慮器件寄生電容的非

3、線性特性以及驅(qū)動(dòng)負(fù)壓和寄生電感對(duì)器件特性的影響，建立了1.2kV SiC MOSFET等效電路模型；最后，對(duì)所建立的等效電路模型的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了仿真，并與器件的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比。
　?、谘芯苛嘶赟iC MOSFET的固態(tài)直流斷路器開(kāi)關(guān)性能及其影響因素。首先，分析了SiC MOSFET的開(kāi)關(guān)過(guò)程，分析了器件內(nèi)部參數(shù)對(duì)開(kāi)關(guān)特性的影響；其次，研究了驅(qū)動(dòng)電阻、驅(qū)動(dòng)電容、驅(qū)動(dòng)電壓等外部驅(qū)動(dòng)參數(shù)對(duì)SiC MOSFET開(kāi)關(guān)特性的影

4、響，總結(jié)了 SiC MOSFET對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的性能要求；最后，研究了基于 SiC MOSFET的固態(tài)直流斷路器關(guān)斷電壓尖峰產(chǎn)生的機(jī)理，提出了改進(jìn)了傳統(tǒng)并聯(lián)RC電路抑制關(guān)斷電壓尖峰的方法。這些研究成果為SiC MOSFET的適應(yīng)性驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)和固態(tài)直流斷路器樣機(jī)研制提供了理論依據(jù)。
　?、劢Y(jié)合SiC MOSFET開(kāi)關(guān)特性和性能優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)了基于SiC MOSFET的固態(tài)直流斷路器樣機(jī)。首先，根據(jù)固態(tài)直流斷路器用SiC MOSFET對(duì)驅(qū)動(dòng)電路