← 返回
储能系统技术 储能系统 SiC器件 可靠性分析 ★ 5.0

级联纳秒上升时间高压正极性方波电源拓扑设计与验证

Design and verification of a cascaded nanosecond rise time high-voltage positive-polarity square wave power supply topology

作者 Hao Yan · Xuebao Li · Yan Pan · Rui Jin · Zhibin Zhao
期刊 IET Power Electronics
出版日期 2025年1月
卷/期 第 18 卷 第 1 期
技术分类 储能系统技术
技术标签 储能系统 SiC器件 可靠性分析
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 高压方波电源拓扑 SiC器件 绝缘评估 参数控制 可行性验证
语言:

中文摘要

本文提出一种级联型纳秒上升时间高压正极性方波电源拓扑,以满足碳化硅器件在高压方波条件下的绝缘评估需求。该拓扑可灵活调节频率、上升时间和占空比等参数,并在单个或多个开关故障情况下仍保持功能完整性。实验样机实现4 kV输出电压,重复频率0–5 kHz,占空比0–100%,上升时间80–300 ns,验证了所提拓扑的可行性与可靠性。

English Abstract

This paper proposes a cascaded nanosecond rise time high-voltage positive polarity square wave power supply topology to meet the insulation assessment needs of SiC devices under high-voltage square wave conditions. The design and verification show flexible control of parameters such as frequency, rise time, and duty cycle, while maintaining functionality under single or multiple switch failures. A prototype achieved 4 kV voltage, 0 to 5 kHz repetition frequency, 0 to 100% duty cycle, and rise times between 80 and 300 ns, validating the feasibility and reliability of the proposed topology.
S

SunView 深度解读

该纳秒级高压方波电源技术对阳光电源SiC功率器件应用具有重要价值。在ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中,SiC器件工作在高压高频环境下,其绝缘可靠性直接影响系统寿命。该拓扑提供的4kV/80-300ns上升时间方波测试能力,可用于阳光电源功率模块设计阶段的绝缘评估和加速老化试验。级联容错设计理念可借鉴至PowerTitan大型储能系统的模块化冗余架构中,提升系统可靠性。此外,该技术对1500V光伏系统和充电桩产品中SiC器件的质量筛选和预测性维护具有实际应用价值,可集成至iSolarCloud平台的智能诊断功能中。