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    路灯升降车租赁, 云浮路灯升降车出租, 惠州路灯升降车出租   碳化硅电机控制器损耗计算数学模型及损耗分析方法?  常见的功率半导体器件有:功率二极管、双极晶体管、电力场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管等。其中后两种半导体器件广泛应用于功率电路中,具有开关速度快,开关损耗低,通态压降低,输入阻抗高,驱动功率小且驱动电路简单,工作频率高等特点,在工控及汽车等行业得到广泛应用。 MOSFET和IGBT在工作时,均会产生损耗,损耗以热能的方式散发出去,导致器件周围温度升高,当温度超过一定阈值,超过功率器件的耐受温度,会降低功率器件的使用寿命,甚至导致功率器件热失效。因此选用功率器件时,需要对功率器件进行损耗计算和热设计。 以SiC材料制成的MOSFET因开关速度快,导通阻抗低等优点,可以显著降低功率器件损耗,从而降低发热量并提升效率。但是由于开关速度的加快,同时带来了更高的电压尖峰,对损耗计算和电机控制器的驱动电路提出了不同的要求。本文以SiC功率器件的损耗分析为例,阐述功率半导体器件的损耗组成和计算方法,进一步分析SiC器件和Si器件的不同特性,以及这些特性会对损耗产生哪些影响。



     功率器件的损耗组成: SiC功率器件损耗的产生,主要源自其内部的晶体管和续流二极管的损耗,以SiC功率器件为例,损耗计算。SiC器件的损耗组成与IGBT相同,损耗的计算方法也一致。下文通过研究功率器件的损耗计算方法,得到影响功率器件损耗的相关参数,然后对比相关参数的数值大小,获得SiC器件损耗低的原因,以及应用中的设计原则。   



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    基于碳化硅的电机控制器损耗仿真模型: 在Matlab/Simulink环境下,根据前文阐述的计算方法,建立电机控制系统损耗仿真模型。为了能直观的比较不同功率器件在不同负载大小下的损耗,本文以间隔取点的方法依次获得转矩和转速二维表,结合模块当前的直流电压、三相电流、占空比开度,计算电机在特定转速和扭矩下的电机控制器效率。是用公式法搭建的损耗模型,可以计算出在一个稳态工况下功率器件的平均损耗,通过输入当前工况的电气负荷参数,以及功率器件的𝐸(𝑜𝑛)和𝐸(𝑜𝑓𝑓)等器件特性曲线,可以计算出控制器在该工况下的损耗值。
 
 
    通过上述Matlab仿真模型计算出单个Si器件及SiC器件的损耗值。其中栅极电阻根据器件数据手册中的实验条件选取;通过曲线拟合方式获得数据手册中𝐸(𝑜𝑛)和𝐸(𝑜𝑓𝑓)等相关参数值。通过损耗数据对比,可以看出,SiC器件的通态损耗和开关损耗均低于Si器件,在该工况下SiC器件损耗约为Si器件的1/3;使用Si-IGBT方案控制器效率约为97%,更换为SiC后控制器效率高达99%,电机控制器效率提升约2%,效率提升效果显著。 

 

    分析了功率半导体器件的损耗组成,对损耗的每一个组成部分进行公式推导,获得功率器件损耗的计算方法。然后分别选取功率相近的Si基IGBT和SiC MOSFET的器件参数,对比了SiC功率器件相比于Si基IGBT在开关损耗和通态损耗上的优势。最后用Matlab建立功率器件的损耗仿真,对比了用SiC替代Si器件带来的效率提升。



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