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功率器件技术 DC-DC变换器 SiC器件 ★ 5.0

基于同步脉冲补偿的Buck DC/DC变换器共模EMI抑制方法

A Common-Mode EMI Suppression Method for Synchronous Buck DC/DC Converters Based on Synchronous Pulses Compensation

作者 罗嗣勇 · 毕闯 · 陈允 · 张鹏飞 · 崔博源 · 成林
期刊 中国电机工程学报
出版日期 2025年7月
卷/期 第 45 卷 第 7 期
技术分类 功率器件技术
技术标签 DC-DC变换器 SiC器件
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 碳化硅场效应管 共模电磁干扰 同步Buck DC/DC变换器 同步脉冲补偿 抑制方法
语言:

中文摘要

碳化硅MOSFET在高速开关过程中产生的高dv/dt和di/dt易引发严重共模电磁干扰。本文通过分析SiC MOSFET同步Buck DC/DC变换器共模EMI产生机理,建立其共模EMI模型,揭示开关波形与共模噪声间的函数关系,并构建开关波形简化时域模型以预测噪声频谱。提出基于同步脉冲补偿(SPC)的共模EMI抑制方法,理论分析其可行性,设计基于FPGA的同步脉冲注入实现方案,探讨非理想SPC及共模电感的影响。实验结果验证了所建模型的准确性与SPC方法的有效性。

English Abstract

碳 化 硅 场 效 应 管(silicon carbide metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,SiC MOSFET)在快速导通关断时会产生高的dv/dt和di/dt,进而对其他设备造成严重的共模电磁干扰(electromagnetic interference,EMI).因此,为了提高电力电子系统的电磁兼容性,该文通过分析SiC MOSFET同步Buck DC/DC变换器共模 EMI 产生机理,进而提出一种基于同步脉冲补偿(synchronous pulses compensation,SPC)的新型共模EMI抑制方法.首先,建立基于SiC MOSFET同步Buck DC/DC变换器的共模EMI模型,并得出SiC MOSFET开关波形与共模EMI噪声之间的函数关系;其次,建立SiC MOSFET开关波形简化时域模型并预测共模 EMI 噪声频谱,同时理论分析基于 SPC 的共模 EMI 抑制方法可行性并建立基于FPGA的同步脉冲注入实现方案;然后,在实验中讨论非理想 SPC 以及共模电感所产生的影响;最后,通过实验验证SiC MOSFET同步Buck DC/DC变换器的共模EMI模型准确性以及基于SPC的共模EMI抑制方法的有效性.
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SunView 深度解读

该研究对阳光电源的SiC器件应用具有重要参考价值。SPC共模EMI抑制方法可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中的DC/DC变换环节,有助于解决高频开关应用中的EMI问题。特别是在1500V高压系统中,该方法可有效降低SiC MOSFET的共模干扰,提升产品EMC性能。通过FPGA实现的同步脉冲补偿方案,与我司现有数字控制平台高度兼容,便于工程实施。这对提升阳光电源产品在高频化、高功率密度方向的竞争力具有积极意义。建议在下一代储能变流器和光伏逆变器中考虑采用该技术方案。