基于SiC导通比例与开关频率协同调控的Si/SiC混合器件综合热管理方法

Si/SiC混合器件结合了Si IGBT载流能力强、成本低与SiC MOSFET高频、低开关损耗的优点，但在非平稳工况下存在结温波动不均及SiC MOSFET老化过快问题。现有热管理策略难以有效调节其内部温差。本文提出一种基于SiC导通比例DSiC与开关频率f协同调控的综合热管理方法，通过构建f-DSiC参数域并规划最短调节路径，实现双器件结温波动同步平滑。实验结果表明，相较变频控制，该方法使最大结温波动降低24.31%，显著提升器件寿命与热稳定性。

SiC MOSFET和Si IGBT并联构成的Si/SiC混合器件(Si/SiC HyS)有效结合了Si IGBT的大载流能力、低成本与SiC MOSFET的高频、低开关损耗优势,突破了单一器件的性能桎梏.然而,非平稳工况下Si/SiC HyS内部结温波动分布不均衡,存在SiC MOSFET老化过速的问题.目前,针对Si/SiC HyS的热管理策略研究鲜有报道,而变开关频率作为单一器件中应用最为广泛的结温调节方法,难以调节Si/SiC HyS内部的结温差异,导致Si IGBT热容量利用率较低.考虑到SiC导通比例可利用Si IGBT的结温调节空间来降低SiC MOSFET的热应力,从多层级热管理视角出发,提出一种基于 SiC 导通比例 DSiC与开关频率 f 协同调控的Si/SiC HyS综合热管理方法.所提热管理方法根据设定的结温波动阈值,对开关频率和SiC导通比例的目标参数域进行全面刻画,并实现f-DSiC参数的最短调节路径规划,最终将SiC MOSFET和Si IGBT结温波动平滑至同一阈值以内.实验结果表明,相较于变开关频率方法,采用所提综合热管理方法的Si/SiC HyS最大结温波动降低了24.31%,且任一负载波动下SiC MOSFET和Si IGBT的结温波动均被平滑至同一阈值以内,显著提高了Si/SiC HyS的整体使用寿命.