当前位置:首页 > 业务领域 > 重金属处理 >

OB官网-用于轨道牵引系统的高功率SiC器件的研究开发

编辑:OB体育 来源:OB体育 创发布时间:2021-09-01阅读38130次
  本文摘要:Si基输出功率器件已广泛作为电力火车和动车组列车,殊不知,业内急需解决具备更为小规格和更为性能卓越的输出功率转化器。

Si基输出功率器件已广泛作为电力火车和动车组列车,殊不知,业内急需解决具备更为小规格和更为性能卓越的输出功率转化器。为了更好地合乎这种市场的需求,光纤宽带隙(WBG)器件,如SiC输出功率处理芯片和模块做为电力机车系统软件被产品研发科学研究。现阶段,在地铁站系统软件中早就刚开始用以1.5kV混和SiC功率模块,另外全SiC3.5kV功率模块早就成功。

文中中从器件,模块和运用于的视角解读了混和SiC和全SiC功率模块的发展趋势。偏重于解读了功率大的SiC模块在电力机车变流器中的运用于和挑戰,解读了CRRC产品研发的SiC器件。解读了40A/3.5kVSiCMOSFET处理芯片的设计方案和模型,并在设计方案和加工工艺环节进行了提升。

500A/3.5kV全SiC功率模块设计方案具备低杂散电感器,并进行有限元电加热模拟仿真以提升传热系数。混和IGBT模块和全SiC输出功率MOSFET模块在CRRC中生产制造和检测。

OB官网

电检测结果显示,在凶险的工作中标准下,SiC器件比传统式的硅基IGBT模块具备更优的特性和更高的高效率。根据SiC的优势,能够搭建更为小的规格和更为重的电力机车系统软件净重,具备更高的输出功率,功率和更高的高效率。特别是在PCB技术性中剖析了SiC器件的挑戰,PCB原材料的热特性对SiC基模块的可信性尤为重要。争辩了SiC器件的未来应用于,用以SiC器件的电力工程电子变压器等新的运用于对下一代电力机车系统软件具备巨大发展潜力。

城市轨道中的功率半导体器件图1:路轨电力机车系统软件中的电力电子技术系统图1说明了路轨沟通交流驱动器系统软件(AC-DC-AC)。在电力电子技术系统软件中不容易应用各有不同种类的输出功率器件。

针对主逆变电源和辅逆变电源,主变压器将输电线路的输出功率从25kV(17kV-32kV)的高电压降低到较低的水准。主逆变电源的键入为驱动器系统软件功率,輔助逆变电源向一般设备键入电力工程,如空调机组和灯光效果系统软件。

主变压器和主逆变电源是全部电力机车系统软件的核心部件。直流高压电源模块关键作为主逆变电源,能够应急处置大功率并必须在凶险标准下工作中,具备低开关电源頻率和转变的特性阻抗曲线图。从火车运用于的视角看来,对具备应急处置更高工作电压和更高电流量工作能力的开关电源模块不会有巨大市场的需求,以提高转换高效率并扩大系统软件规格。

对输出功率转换的回绝完全一致,模块能够应急处置的输出功率越大,大部分涉及到电源电路和无源元件的规格就越小,因而全部系统软件能够更为小轻便,这对全部火车的特性而言十分最重要。图2:作为铁路货运的功率大的SiIGBT模块图2说明了作为路轨电力机车系统软件的动力系统的功率发展趋向。现如今,地铁站/地底等大城市城市轨道应用1.5kV至3.5kV的IGBT模块,货运物流和铁路运送运用于应用3.5kV至6.8kV的髙压模块。

OB官网

但在铁路货运系统软件中,当再次出现凶险的自然环境时,根据Si的高功率模块不容易经常会出现频烦的高溫冲击性,极端化的热机械设备变形,频烦的工作电压和电流量顶峰及其因为各有不同的气侯和地质学标准导致的加温不善等难题,因而SiC器件的长禁带半导体材料输出功率器件应时而生。大功率Si器件和SiC器件图3:(a)火车驱动器系统软件、输出功率二极管、(b)双向晶闸管和GOT、(c)IGBT(d)SiCMOSFET中用以的功率半导体器件图3说明了关键种类的功率模块,比如根据Si的输出功率二极管,双向晶闸管,GTO,IGBT及其根据SiC的MOSFET。如图所示3(a)和(b)下图的铆合开关电源模块关键作为HVDC和FACTS运用于,具备电流强度低,两面加温,无发生爆炸事故,无键合线可信性高优势。殊不知,较高的PCB成本费和欠缺绝缘层热管散热器是这类PCB技术性的关键缺陷。

如图所示3(c)和(d)下图的传统式模块PCB技术性在电力机车系统软件中更为受欢迎,在模块PCB中应用精心策划的加工工艺,成本费能够保持在较适度性,另外获得较为更优低的输出功率应急处置工作能力和可信性。SiC器件在路轨运送层面具备巨大发展潜力,相对性于Si原材料,SiC原材料的带隙和导电性亲率低3倍,断开工作电压低10倍,电子器件饱和速率低2倍。因而,SiC器件能够劝阻更高的工作电压,在更高的开关电源頻率和高溫下工作中,而且力学系统更为较低的耗损。

SiC器件对輔助制冷系统和无源元件的回绝较低,因而SiC器件的运用于能够扩大供电系统的规格,提高火车电路系统的高效率。图4:SiC与Si基器件动态性和耗损特性的特性比较如图4下图,与传统式的Si输出功率器件相比,SiC器件具备更优的动态性特性。IGBT的Si二极管的彻底恢复电流量对图4(a)下图的1d虚线圆中的过电流量起着具有,在开关电源上展示出各种大小的耗损。

凭着SiC-MOSFET和SBD的比较慢彻底恢复特性,接好期内的耗损显著降低。图4(b)说明了软启动器特性,IGBT的尾电流量是由器件构造引起的,并导致大的开关损耗。殊不知,在SiCMOSFET软启动器期内没显著的尾电流量,因而开关损耗十分小,在这类状况下,与IGBT相比,Eoff降低了88%。IGBT的另一个最重要缺陷是尾电流量和过电流量都随溫度提高而降低,而SiC则具备更优的溫度特性,如图所示5下图。

OB官网

图5:SiC和Si基器件的溫度依赖感比较图5说明了在各有不同溫度下SiC器件和Si基器件的开关损耗。因为IGBT具备阈值电压,MOSFET在较低电流量地区中展现出较低的Vds。

特性曲线图说明SiC的通断电阻器的转变超过Si器件。总体来说,SiC在超低温和高溫下都展示出出带较低的通断电阻器。


本文关键词:OB体育,OB官网

本文来源:OB体育-www.exgfpost.com

0798-244941335

联系我们

Copyright © 2010-2014 防城港市官网科技股份有限公司 版权所有  桂ICP备67605331号-2