碳化硅SiC MOSFET模块在轨道牵引电路的效率提升研究

"本文详细探讨了碳化硅(SiC) MOSFET模块在轨道牵引电路中的应用潜力，尤其是在提升系统效率和开关速度方面的优势。通过介绍用于检测SiC MOSFET特性的实验平台，文章深入分析了开关波形，评估了开关能量，并建立了一个基于PSIM软件的SiC MOSFET特性模型。文中还对比了SiC MOSFET模块与传统硅IGBT模块在功率损耗上的差异，强调了SiC MOSFET在高电流、高速开关场景下的优越性。" 轨道牵引电路当前普遍采用硅IGBT，然而，随着SiC技术的发展，开关器件的性能有了显著提升，包括更高的阻断电压、工作温度和开关速度。尽管目前SiC MOSFET的阻断电压还有待提升，但其宽禁带特性预示着在减少开关损耗和提升功率-重量比方面有巨大潜力。 文章详细描述了用于检测SiC MOSFET特性的试验台，该台设备配置了感性负载的斩波器，以便测试不同参数如总线电压、电流、结温和栅极电压等对开关性能的影响。双脉冲示波器被用来测量开关特性，确保了测量的精确度，尤其是对于开关速度的敏感测量。此外，设计试验台时特别考虑了减小电路电感，以防止因关断di/dt产生的电压浪涌可能对SiC器件造成的损害。 通过PSIM软件构建的SiC MOSFET模型，作者计算了采用SiC MOSFET模块的三相电压源逆变器的总功率损耗，并与使用Si IGBT模块的逆变器进行比较。结果显示，SiC MOSFET在大电流、高开关频率的牵引变频器中表现更优，能显著降低功率损耗。 总结来说，该文揭示了SiC MOSFET在轨道牵引电路中替代硅IGBT的可能性，展示了其在提高效率和减轻系统重量方面的优势，为未来的轨道交通电气化提供了新的技术思路。