碳化硅高速电机控制器设计及效能分析

碳化硅高速电机控制器设计及效能分析

以碳化硅(SiC) 器件为代表的宽禁带半导体器件，对比以绝缘栅双极型晶体管(IGBT) 为代表的硅基半导 体taptap点点高尔夫球 ，有开关损耗低、开关速度快、器件耐压高等优势。尤其是对于超高速电机控制器的开发，降低控制 器损耗和减小电机相电流谐波成分是关键，故将SiC 点点投注  作为电机控制的功率半导体元件成为了提升控 制器效率、减小控制器体积、优化控制效果的重要方法。此处设计了一款 SiC 功率器件构成的电机控制器，通 过 DSP 控制核心驱动高速永磁同步电机，测定控制周期与死区时间对谐波成分的影响。然后将其与IGBT 器件 构成的控制器进行控制效果的对比。实验表明采用SiC器件的控制器损耗更低，可以实现更高的开关频率和更 小的死区时间，从而能有效降低电机中的谐波成分，减小温升，控制效果更优。

近年来随着新能源汽车等行业的蓬勃发展和 “双减”政策的提出，电力行业越来越向低损耗、高效率、高密度的方向发展。同样随着新一代半导体材料的发展，以SiC、taptap点点网站首页 为主导的宽禁带半导体元件应用得越来越多。传统的大功率电机控制器往往采用硅基IGBT作为其功率半导体元件。但其自身特性使得它存在着拖尾电流大、开关损耗高等问题，限制了其开关频率的提升，并且为了保护IGBT点点taptap安卓，一般需要设定较大的死区时间[↓。而SiCMOSFET(后面简化为SiC)作为宽禁带半导体元件，由于其更低的开通关断时间，不仅可以大幅降低其死区时间，而且能提升电机控制器的开关频率，从而使控制器整体的相电流谐波含量少[2]。配合矢量控制方法，能够有效优化控制器的  控制效果[3]。

对于超高速电机的应用越来越多，逐渐替代 了可靠性低和体积大的变速器机构。对于超高速 电机控制，由于谐波成分多，电机温升大的问题也 尤为突出[4]。由于高速电机结构设计时不可避免地会致使相电感的设计值较小，导致其控制过程 中会产生更多的谐波成分，所以提升控制频率、抑 制温升也是高速电机控制的关键。

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