PCIM2024论文摘要｜离网场景下SiC MOSFETs使用于三相四桥臂变流器的优势

　　跟着全球低碳化的进程，可再次出产的动力发电占等到浸透率渐渐的升高，此种布景下，储能体系的引进有用按捺了新动力发电的波动性，PCS作为储能体系的中心设备使用广泛。在工商业使用里，存在单相负载与三相不平衡负载，为满意单相供电需求和对三相不平衡电压的按捺，三相四线变流器拓扑是十分必要的，常见的拓扑方式有以下几种：

　　割裂电容式拓扑，因为N线电流流过母线电容，电容容量需求增大，且直流电压利用率较低，谐波畸变较大，按捺三相不平衡才能相对有限，平衡桥臂式拓扑经过硬件电路增强中点平衡操控才能，带不平衡负载才能得到必定加强。

　　三相四桥臂拓扑，也为本文首要研讨拓扑，添加了第四桥臂以添加操控自由度，电容容量的需求小于前者。可选用3d-SVPWM调制或三次谐波注入的载波调制办法，将三相解耦为独立的单相操控，能处理100%的不平衡电流，直流电压利用率也得到了提高，但谐波体现仍旧差于三相三线拓扑，需求选用适宜功率器材与拓扑来改进。

　　SiC资料比照Si资料具有更高的电子漂移速率，一起SiCMOSFET因为其单极性导电特性，不存在IGBT关断时的拖尾现象，Eoff相较IGBT大幅减小，SiC二极管反向恢复能量很小，因而SiCMOSFET的注册损耗也远小于Si IGBT，下图为同电流标准的SiCMOSFET与IGBT开关损耗的基准比照，相同电流情况下SiC MOSFET显示出更优的开关损耗以及更小的温度相关性。

　　因为IGBT pnpn的四层结构，导通特性存在一个转机压降，而SiC MOSFET的输出特性曲线类似于一条正比例直线，在小电流区域内，SiC MOSFET有着十分显着更小的导通损耗，比照如下图。

　　三相四桥臂变流器与三相三桥臂变流器输出的相电压电流波形如下，三相四桥臂拓扑电压台阶削减，谐波畸变更大，在相同的滤波器参数下，3P4L拓扑的输出电流THD较3P3L拓扑变差49.5%，因而关于3P4L变流器，为满意体系谐波要求，假如选用IGBT计划需求使用多重化拓扑或三电平拓扑，都会大幅度提高体系本钱，而选用SiC MOSFETs计划，因为开关频率的明显提高，两电平拓扑即可满意体系谐波需求，本文使用PLECS仿真，定量比照三电平三相四桥臂IGBT计划与两电平三相四桥臂SiC MOSFET计划，选用平等电流标准分立器材，SiC MOSFETs计划在体系功率，电流谐波畸变，滤波器参数挑选，器材温升层面都具有必定优势，以此阐明在三相四桥臂拓扑下SiC计划的价值地点。