發(fā)布時(shí)間：2023-10-30 19:11

　　隨著以碳化硅(Silicon Carbide,SiC)金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET)為代表的新型寬禁帶功率半導(dǎo)體器件的成熟應(yīng)用,為電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率、功率密度等關(guān)鍵性能獲得數(shù)量級(jí)提高提供了可能。基于新型半導(dǎo)體器件的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在航空航天、軌道交通以及新能源汽車(chē)等諸多領(lǐng)域得到了廣泛關(guān)注并快速應(yīng)用。相對(duì)于傳統(tǒng)硅基MOSFET,SiC MOSFET具有更快的開(kāi)關(guān)速率、更低的開(kāi)關(guān)損耗和更高的開(kāi)關(guān)頻率。這些特性給電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)帶來(lái)了諸多優(yōu)勢(shì)。然而,SiC MOSFET過(guò)快的開(kāi)關(guān)速率會(huì)引發(fā)開(kāi)關(guān)過(guò)程中出現(xiàn)較大的過(guò)電壓、過(guò)電流以及明顯的電壓、電流振蕩,也加劇了電磁干擾(Electromagnetic Interference,EMI)強(qiáng)度;另一方面,電機(jī)內(nèi)部復(fù)雜的阻抗網(wǎng)絡(luò)為高頻諧波分量提供了有效的傳播路徑,所產(chǎn)生的電磁兼容(Electromagnetic Compatibility,EMC)問(wèn)題,增加了系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)的難度。本文通過(guò)理論分析、建模、仿真及實(shí)驗(yàn)的方法,研究了SiC MOSFE...

【文章頁(yè)數(shù)】：161 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究工作的背景與意義
    1.2 本論文的研究思路
    1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 SiC MOSFET開(kāi)關(guān)波形的測(cè)量方法
        1.3.2 SiC MOSFET開(kāi)關(guān)過(guò)程的建模
        1.3.3 SiC MOSFET高頻開(kāi)關(guān)振蕩的抑制
        1.3.4 電機(jī)高頻等效電路模型
        1.3.5 電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的EMI
    1.4 本文的主要貢獻(xiàn)與創(chuàng)新
    1.5 本論文的結(jié)構(gòu)安排
第二章 基于電流互感器的SiC MOSFET漏極電流測(cè)量方法
    2.1 電流互感器的測(cè)量原理
    2.2 電流互感器的等效電路模型
        2.2.1 電流互感器的低頻等效電路模型
        2.2.2 電流互感器的高頻等效電路模型
    2.3 電流互感器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
        2.3.1 勵(lì)磁電感及鐵芯損耗電阻參數(shù)的確定
        2.3.2 漏磁電感、繞組等效電阻、寄生電容參數(shù)的確定
        2.3.3 電流互感器的測(cè)量帶寬的確定
        2.3.4 鐵芯飽和電流的確定
    2.4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        2.4.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        2.4.2 電流互感器安裝位置對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響
    2.5 本章小結(jié)
第三章 基于有限狀態(tài)機(jī)的SiC MOSFET開(kāi)關(guān)過(guò)程建模
    3.1 SiC MOSFET開(kāi)關(guān)過(guò)程的分析
        3.1.1 開(kāi)通過(guò)程分析
        3.1.2 關(guān)斷過(guò)程分析
    3.2 SiC MOSFET開(kāi)關(guān)過(guò)程各階段的分析
        3.2.1 開(kāi)通過(guò)程分析
        3.2.2 關(guān)斷過(guò)程分析
        3.2.3 SiC MOSFET非線性跨導(dǎo)參數(shù)的建模
        3.2.4 SiC MOSFET及SiC SBD非線性結(jié)電容參數(shù)的建模
    3.3 SiC MOSFET開(kāi)關(guān)過(guò)程各子狀態(tài)關(guān)系的描述
        3.3.1 開(kāi)通過(guò)程各子狀態(tài)的描述
        3.3.2 關(guān)斷過(guò)程各子狀態(tài)的描述
    3.4 仿真及實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建
        3.4.1 仿真平臺(tái)的搭建
        3.4.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建
    3.5 仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        3.5.1 開(kāi)關(guān)響應(yīng)速度
        3.5.2 開(kāi)關(guān)損耗
        3.5.3 高頻EMI
    3.6 本模型與其他模型的比較
    3.7 本章小結(jié)
第四章 RC吸收回路對(duì)SiC MOSFET開(kāi)關(guān)振蕩的影響分析
    4.1 SiC MOSFET開(kāi)關(guān)振蕩的機(jī)理及其影響
        4.1.1 SiC MOSFET開(kāi)關(guān)振蕩的機(jī)理分析
        4.1.2 SiC MOSFET開(kāi)關(guān)振蕩的影響分析
    4.2 包含RC吸收回路的SiC MOSFET開(kāi)關(guān)過(guò)程分析
        4.2.1 開(kāi)通過(guò)程分析
        4.2.2 關(guān)斷過(guò)程分析
    4.3 仿真及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        4.3.1 仿真模型及實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建
        4.3.2 仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比
    4.4 RC吸收回路的影響分析
        4.4.1 RC吸收回路對(duì)開(kāi)關(guān)振蕩的影響
            4.4.1.1 開(kāi)通振蕩分析
            4.4.1.2 關(guān)斷振蕩分析
        4.4.2 RC吸收回路對(duì)開(kāi)關(guān)損耗的影響
        4.4.3 RC吸收回路對(duì)高頻EMI的影響
    4.5 本章小結(jié)
第五章 永磁同步電機(jī)高頻等效電路模型的建立
    5.1 電機(jī)阻抗特性及其繞組結(jié)構(gòu)的分析
        5.1.1 電機(jī)阻抗特性的分析
        5.1.2 電機(jī)繞組結(jié)構(gòu)的分析
    5.2 電機(jī)高頻等效電路模型的建立
    5.3 模型電氣參數(shù)的求解
        5.3.1 共模阻抗特性參數(shù)的求解
            5.3.1.1 低頻段與中低頻段的共模阻抗特性
            5.3.1.2 中高頻段的共模阻抗特性
            5.3.1.3 高頻段的共模阻抗特性
        5.3.2 差模阻抗特性參數(shù)的求解
            5.3.2.1 低頻段的差模阻抗特性
            5.3.2.2 中頻段的差模阻抗特性
            5.3.2.3 高頻段的差模阻抗特性
    5.4 模型仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較
    5.5 模型電氣參數(shù)對(duì)電機(jī)阻抗特性的影響分析
        5.5.1 模型參數(shù)對(duì)電機(jī)共模阻抗特性的影響
        5.5.2 模型參數(shù)對(duì)電機(jī)差模阻抗特性的影響
    5.6 本章小結(jié)
第六章 電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電磁干擾的仿真與實(shí)驗(yàn)研究
    6.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特性分析
    6.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)仿真模型的建立
        6.2.1 SiC MOSFET開(kāi)過(guò)程行為模型
        6.2.2 電機(jī)及線纜的阻抗特性模型
        6.2.3 電機(jī)的機(jī)電特性模型
        6.2.4 SVM驅(qū)動(dòng)算法模型
    6.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        6.3.1 仿真及實(shí)驗(yàn)環(huán)境
        6.3.2 仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
            6.3.2.1 SiC MOSFET的開(kāi)關(guān)電壓
            6.3.2.2 電機(jī)相電壓
            6.3.2.3 電機(jī)共模電壓
            6.3.2.4 電機(jī)相電流及共模電流
    6.4 電機(jī)阻抗特性對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)EMI的影響
        6.4.1 開(kāi)關(guān)電壓與電機(jī)相電壓的關(guān)系
        6.4.2 開(kāi)關(guān)電壓與電機(jī)共模電壓的關(guān)系
        6.4.3 電機(jī)相電壓與共模電壓的關(guān)系
        6.4.4 電機(jī)相電流與共模電流的關(guān)系
        6.4.5 電機(jī)及線纜阻抗特性與高頻EMI的關(guān)系
    6.5 SiC MOSFET開(kāi)關(guān)特性對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)EMI的影響
        6.5.1 SiC MOSFET開(kāi)關(guān)速度對(duì)系統(tǒng)EMI的影響
        6.5.2 SiC MOSFET開(kāi)關(guān)頻率對(duì)系統(tǒng)EMI的影響
        6.5.3 SiC MOSFET開(kāi)關(guān)振蕩對(duì)系統(tǒng)EMI的影響
    6.6 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻博期間取得的研究成果



本文編號(hào)：3859022