基于SiC MOSFET的低壓交流伺服驅(qū)動器的研究.pdf

1、隨著社會發(fā)展，以永磁同步電機為控制對象的交流伺服系統(tǒng)在人們的日常生活、工業(yè)生產(chǎn)和國防建設等領域日益得到廣泛的應用。然而，一些需要在野外作業(yè)的情況下，無法為伺服系統(tǒng)提供高壓交流電源，只能以24V直流蓄電池作為電源。當采用低壓電源供電時，交流伺服系統(tǒng)就會出現(xiàn)壓降大、損耗高、體積增大等問題。相比于傳統(tǒng)Si IGBT，新型SiC MOSFET具有開關(guān)頻率高、通態(tài)壓降低、損耗小、工作溫度高等優(yōu)點。本文以SiC MOSFET功率模塊代替IGBT功率

2、模塊展開研究，以克服低壓交流伺服系統(tǒng)壓降大、損耗高的技術(shù)難點。尤其是高開關(guān)頻率時，采用SiC MOSFET設計低壓交流伺服系統(tǒng)損耗方面的優(yōu)勢更明顯，對于進一步研究高性能低壓交流伺服系統(tǒng)具有現(xiàn)實意義和應用價值。
　　首先，介紹了SiC MOSFET的結(jié)構(gòu)及特點，建立了SiC MOSFET的功能模型并進行仿真，分析了SiC MOSFET的開關(guān)特性、管壓降和開關(guān)損耗，從理論上得出SiC MOSFET的管壓降和開關(guān)損耗都低于同功率等級的I

3、GBT，開關(guān)頻率越高時，SiC MOSFET和IGBT的開關(guān)損耗差距越大。
　　其次，分析了主回路的工作原理，分別以SiC MOSFET和IGBT仿真模型搭建了主回路，以SPWM信號為觸發(fā)信號，以正弦波為調(diào)制波，進行了主回路工作過程中管壓降和損耗的仿真，通過仿真結(jié)果的對比分析，證明了SiC MOSFET設計的主回路管壓降和損耗更低，尤其是在高開關(guān)頻率時，SiC MOSFET設計的主回路損耗方面的優(yōu)勢更明顯，更適合低壓交流伺服驅(qū)動器

4、的應用。
　　最后，以TMS320F2812為控制核心，分別以CREE公司的CCS050M12CM2型號SiC MOSFET功率模塊和三菱公司的PM100RLA120型號IGBT功率模塊為主回路設計了低壓交流伺服驅(qū)動器的軟硬件，搭建了低壓交流伺服驅(qū)動器的實驗平臺。利用搭建的實驗平臺，對基于兩種功率模塊設計的伺服驅(qū)動器進行了通態(tài)壓降和損耗方面的測試，實驗結(jié)果再次證明了基于SiC MOSFET設計的低壓交流伺服驅(qū)動器通態(tài)壓降和損耗均低