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GaN HEMT半桥故障瞬态的解析建模及其基于PCB嵌入式Rogowski线圈的过流保护
Analytical Modeling of Fault Transient in a GaN HEMT Half Bridge and Its Overcurrent Protection With PCB Embedded Rogowski Coils
P. T. Nandh Kishore · Sumit Kumar Pramanick · Soumya Shubhra Nag · IEEE Transactions on Industry Applications · 2024年10月
氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）的短路耐受时间（SCWT）较短，这对其可靠性提出了挑战，尤其在电动汽车充电器等中高功率应用中。本文基于电路中的状态变量和数据手册参数，对包含寄生元件的氮化镓高电子迁移率晶体管半桥结构中的短路故障瞬态进行建模。较高母线电压下的故障会导致瞬时功率损耗增加，进而使结温升高。这会导致器件的短路耐受时间缩短。该模型还用于估算不同直流母线电压下的故障清除时间。本文提出了一种用于氮化镓高电子迁移率晶体管的超快过流保护方案。该保护方案采用基于非侵入式印刷电路板嵌入式罗...
解读: 该研究对阳光电源的GaN器件应用具有重要参考价值。文中提出的PCB嵌入式Rogowski线圈过流保护方案可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的GaN功率模块设计中,有助于提升产品可靠性。特别是在1500V高压系统中,纳秒级故障检测能力可有效防止GaN器件损坏。该技术也可优化车载OBC充...
基于宽带Rogowski线圈电流传感器的中压SiC MOSFET过流保护
Overcurrent Protection Enabled by Broadband Rogowski Coil Current Sensor for Medium-Voltage SiC MOSFET
Jiakun Gong · Yulei Wang · Liang Wang · Mingrui Zou 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
为确保耐用性有限的昂贵中压（MV）器件安全切换，基于罗氏线圈电流传感器（RCCS）的过流保护方案是一种很有前景的方法，具有响应速度快和电气隔离的特点。然而，要使罗氏线圈电流传感器同时具备高抗噪能力和高带宽性能存在固有矛盾。此外，积分器不理想的直流和低频特性会导致漂移和下垂误差。为应对上述挑战，本文研制了宽带罗氏线圈电流传感器，并将其集成到中压碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）的过流保护电路中。基于传输线理论设计了新型线圈，以克服寄生元件对带宽的限制。所设计的...
解读: 从阳光电源的业务角度分析，这项基于罗氏线圈电流传感器的过流保护技术对我们的中压光伏逆变器和储能系统具有重要战略价值。随着1500V直流系统在大型地面电站的普及，以及储能系统向更高电压等级发展，中压SiC MOSFET正成为我们功率变换拓扑的核心器件。然而，这类器件价格昂贵且耐受能力有限，快速可靠的过...
基于分割成本函数的单视界有限集模型预测控制的升压变换器及负载电流估计
Split Cost Function-Based Single-Horizon Finite-Set Model Predictive Control for Boost Converter With Loading Current Estimation
Fatemeh Rezayof Tatari · Hamed Bizhani · Grzegorz Iwanski · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年1月
提出一种鲁棒的单视界有限集模型预测控制FS-MPC方法用于控制升压变换器输出电压。与通过扩展预测视界解决变换器非最小相位NMP行为的长视界FS-MPC方法不同（从而增加计算量），所提方法通过将电感电流调节纳入成本函数来确保稳定电压调节。为此基于输入-输出功率平衡理论计算期望电感电流。与需要额外传感器测量负载电流的近期研究不同，本文开发了负载电流估计方法以消除额外电流传感器需求，从而增强所提FS-MPC方法的鲁棒性。传统FS-MPC用于直接电压调节时通常缺少的过流保护也纳入所提方法。传统成本函数也...
解读: 该升压变换器MPC研究对阳光电源DC-DC变换器控制优化有重要参考价值。单视界FS-MPC通过分割成本函数解决NMP行为同时减少84%计算负担的技术路线与阳光ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的嵌入式控制器算力限制高度契合。负载电流估计方法消除额外传感器降低成本可应用于阳光PowerTitan储...
模块化双向固态电池断开器保护功能的实现
Implementation of Protection Features for a Modular Bidirectional Solid-State Battery Disconnector
Daniel Dsa · Abhinav Chinnusamy · Satish Naik Banavath · Edivan Laercio Carvalho · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年11月
针对电动汽车中高压电池系统对过流和短路故障保护的需求，本文提出一种紧凑、可复位、双向的固态直流断开器（SSD）。该断开器采用碳化硅开关反串联结构，具备快速响应和宽电压范围工作能力，可区分过流与短路故障，并支持可调触发电流阈值。通过电流模拟-数字转换采样与模拟硬件路径短路检测相结合，提升故障切断速度；基于I²t特性的可变反时限保护曲线有效避免了瞬态冲击电流误动作。此外，采用模块化设计，利用低功率器件和小电流传感器实现高可靠性与可扩展性。实验验证了单模块及双模块在800 V/30 A系统中对过流、短...
解读: 该固态电池断开器技术对阳光电源储能系统和新能源汽车产品线具有重要应用价值。在PowerTitan大型储能系统中，模块化SiC双向断开器可替代传统熔断器和接触器，实现电池簇级快速故障隔离，基于I²t特性的可变反时限保护曲线能有效区分浪涌电流与真实故障，避免储能系统启动时的误动作。在车载OBC充电机中，...