基于ZVS变频控制的Si/Si C混合ANPC逆变器损耗评估

作者:蔡志成; 苏建徽; 杜燕; 杨向真; 施永
来源:中国电机工程学报, 2023, 43(24): 9435-9447.
DOI:10.13334/j.0258-8013.pcsee.223291

摘要

零电压开通变频控制(variablefrequencycontrolled zero-voltage-switching,VF-ZVS)可在无辅助电路条件下实现零电压开通(zero-voltage-switching,ZVS),进一步提升碳化硅MOSFET逆变器的功率密度。但在三相有源中点钳位逆变器(active-neural-point-converter,ANPC)中,全功率器件ZVS会大幅增加输出电感电流纹波,改变ANPC逆变器的电流续流路径,影响Si C器件损耗分布特征。论文建立电流纹波关于矢量作用时间的分段数学表达式,提出计及电流纹波的Si C器件损耗建模方法,表征VF-ZVS控制下电流纹波对开关管损耗特性的影响规律。进一步,分析VF-ZVS控制下2SiC、4SiC I和4Si C II 3种典型混合ANPC拓扑的新增工作模态特性;利用所提出的损耗模型,评估在不同调制度、全功率等级下上述3种混合拓扑的开关损耗、通态损耗和损耗分布均衡度,并通过6k WSi C实验平台,在不同功率等级下实验验证了Si C器件损耗模型和3种混合拓扑损耗评估结果的正确性。

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