基于SiC MOSFET的固態(tài)直流斷路器的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、直流斷路器對于直流配電網(wǎng)安全可靠運行具有至關(guān)重要的作用。相比機械和混合式直流斷路器，固態(tài)直流斷路器具有結(jié)構(gòu)簡單、開關(guān)速度快、動作無弧及性能可靠等優(yōu)點；與現(xiàn)有的基于 Si器件的固態(tài)斷路器相比，以寬禁帶器件 SiC MOSFET為開關(guān)元件的固態(tài)直流斷路器又具有耐壓水平高、導通損耗小等優(yōu)勢，正成為直流斷路器的發(fā)展趨勢。然而，基于SiC MOSFET固態(tài)直流斷路器面臨沒有精確的仿真模型、需要設(shè)計適應性驅(qū)動、抑制關(guān)斷過電壓等問題。為了更好地發(fā)揮

2、SiC器件的優(yōu)勢，論文建立了 SiC MOSFET等效電路級模型，分析了 SiC MOSFET的開關(guān)特性等在斷路器中應用的關(guān)鍵問題，設(shè)計了一臺固態(tài)直流斷路器，并進行了測試。
　　本文進行的研究工作主要包括：
　?、傺芯苛薙iC MOSFET的建模方法，并建立了SiC MOSFET等效電路模型。首先，分析SiC MOSFET的結(jié)構(gòu)特點，參考器件的數(shù)據(jù)手冊，確定了建立等效模型需要考慮的關(guān)鍵特性參數(shù)；其次，重點考慮器件寄生電容的非

3、線性特性以及驅(qū)動負壓和寄生電感對器件特性的影響，建立了1.2kV SiC MOSFET等效電路模型；最后，對所建立的等效電路模型的靜態(tài)特性和動態(tài)特性進行了仿真，并與器件的實驗數(shù)據(jù)進行了對比。
　　②研究了基于SiC MOSFET的固態(tài)直流斷路器開關(guān)性能及其影響因素。首先，分析了SiC MOSFET的開關(guān)過程，分析了器件內(nèi)部參數(shù)對開關(guān)特性的影響；其次，研究了驅(qū)動電阻、驅(qū)動電容、驅(qū)動電壓等外部驅(qū)動參數(shù)對SiC MOSFET開關(guān)特性的影

4、響，總結(jié)了 SiC MOSFET對驅(qū)動電路的性能要求；最后，研究了基于 SiC MOSFET的固態(tài)直流斷路器關(guān)斷電壓尖峰產(chǎn)生的機理，提出了改進了傳統(tǒng)并聯(lián)RC電路抑制關(guān)斷電壓尖峰的方法。這些研究成果為SiC MOSFET的適應性驅(qū)動設(shè)計和固態(tài)直流斷路器樣機研制提供了理論依據(jù)。
　?、劢Y(jié)合SiC MOSFET開關(guān)特性和性能優(yōu)勢，設(shè)計了基于SiC MOSFET的固態(tài)直流斷路器樣機。首先，根據(jù)固態(tài)直流斷路器用SiC MOSFET對驅(qū)動電路