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用于振荡抑制和同步开关的22kV超级共源共栅固态开关设计与优化
Design and Optimization of a 22 kV Super-Cascode Solid-State Switch for Oscillation Suppression and Synchronized Switching
Ning Yan · Xiang Lin · Rolando Burgos · Dong Dong · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年6月
在中压变换器中,由于商用开关器件的有限电压额定值,实现可靠的中压开关具有挑战性。为克服该限制,采用超级共源共栅结构,通过串联多个低压器件实现可扩展的高压运行。在此结构中,平衡电容选择对确保同步开关和最小化振荡(特别是开通瞬态期间)至关重要。现有设计方法主要关注关断性能,常忽略绝对电容值和开通动态的影响。本文对超级共源共栅开关中的电容选择进行系统分析,考虑电容偏移和绝对值。研究了这些参数对开通延迟、电压平衡和振荡抑制的影响。引入新型平衡电路以缓解栅极和漏源振荡,确保多个器件间的稳定同步运行。为验证...
解读: 该22kV超级共源共栅固态开关研究对阳光电源中高压应用有重要参考价值。10个3.3kV SiC MOSFET串联实现22kV开关的超级共源共栅结构为阳光电源在1500V以上光伏系统和中压储能系统中应用SiC器件提供了技术路径。优化电容选择抑制振荡和确保同步开关的系统设计方法可应用于阳光ST系列储能变...
有源栅极驱动应用中SiC MOSFET阈值迟滞的评估
Evaluation of Threshold Hysteresis for SiC MOSFETs in Active Gate Drive Application
Binbing Wu · Li Ran · Hao Feng · Hongyu Lin · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年8月
碳化硅(SiC)功率MOSFET的阈值迟滞现象备受关注,但在有源栅极驱动(AGD)应用中的研究仍有限。本文通过界面电场分析不同开关速率与栅极电压下阈值迟滞的开关特性,发现负栅压和开通速度提升会增加界面态空穴陷阱的初始值与迟滞程度,从而增大驱动回路中的界面陷阱电流,加快SiC MOSFET开通。实验采用电流源AGD评估不同栅结构1200 V SiC MOSFET,结果表明关断性能不受正栅压影响,但负栅压和开通速度提高会增加阈值迟滞对开通速度的贡献比例。高速工作模式下,开通损耗中阈值迟滞占比达36....
解读: 该SiC MOSFET阈值迟滞研究对阳光电源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器件高频开关特性直接影响系统效率与可靠性。研究揭示的负栅压与开通速度对阈值迟滞的影响机制,可优化有源栅极驱动(AGD)设计:通过精确控制栅极电压范围和开关速率,在高频工作模式下平衡...
具有独立抑制过冲与振荡功能的有源栅极驱动器
Active Gate Driver With the Independent Suppression of Overshoot and Oscillation for SiC MOSFET Modules
Qiang Li · Yuan Yang · Yang Wen · Guoliang Zhang 等5人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年8月
碳化硅(SiC)金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管(MOSFET)具有开关速度快、击穿电压高和导热性能优异等特点,广泛应用于功率变换器中,以提高其转换效率、功率密度和可靠性。然而,高电压变化率(dv/dt)和高电流变化率(di/dt),再加上寄生电容和电感,使得电压和电流更易出现过冲和振荡,这可能导致电应力、电磁干扰(EMI)和额外的能量损耗。本文提出一种具有过冲和振荡独立抑制功能的有源栅极驱动器(IS - AGD),以改善碳化硅MOSFET模块的开关性能。建立了过冲和振荡的等效模型。基于...
解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项SiC MOSFET主动栅极驱动技术具有重要的战略价值。作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商,我们的产品正面临更高功率密度、更高效率和更严格EMI标准的市场需求,而SiC器件的应用是实现这些目标的关键路径。 该技术针对SiC MOSFET开关过程中的过冲和振荡问题...
采用可选有源电流均衡的并联SiC MOSFET模块中降低过冲、振荡及dV/dt产生
Reduced Overshoots, Oscillations, and $dV/dt$ Generation in Parallel Connected SiC MOSFET Modules With Optional Active Current Balancing
Mason Parker · Sebastián Neira · Edward L. Horsley · Stephen Finney 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月
与功率转换器中的硅绝缘栅双极型晶体管(IGBT)相比,碳化硅(SiC)金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管(MOSFET)具有更高的开关速度、更小的滤波元件尺寸和更低的开关损耗。然而,可用的模块电流额定值、加剧的振荡开关行为、较大的漏源电压过冲以及较高的输出电压 $dV/dt$ 水平,都是其在中高功率应用中推广的限制因素。此前已证明,采用具有开关沿偏斜特性的器件间电感是一种在模块并联时限制电流不平衡的方法。本文表明,通过精确控制此类配置中各模块之间施加的时序偏斜,可以显著降低过冲、振荡以及输...
解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项关于并联SiC MOSFET模块的优化控制技术具有重要的应用价值。当前我们在大功率光伏逆变器和储能变流器产品中正面临功率等级提升与开关性能优化的双重挑战,该技术提供了一个切实可行的解决方案。 该研究通过精确控制并联模块间的时序偏移和器件间电感,在实现1600A大电流应...