sic碳化硅电机

　　sic碳化硅电机

　　碳化硅（SiC）器件损耗小、耐高温并能高频运行，被公认为将推动新能源汽车领域产生重大技术变革。世界各工业强国和大型跨国公司纷纷投入了大量的人力物力，特斯拉等国外车企开发的SiC电机驱动已装车运行，显示了巨大的技术优势和市场潜力，对我国新能源车产业开始了新一轮的冲击。

　　从开通、关断控制电压来看，相比于传统硅 IGBT，采用 SiC 器件需要更高的开通电压，但关断电压可采用 0V，这极大简化了控制电路的设计，不需要额外的负压电路。对比电磁干扰的耐受性能 CMTI，碳化硅MOSRET 也显著强于传统硅 IGBT，能实现更高的可靠性同时简化驱动电路设计。

　　SiC MOSFET 与硅 IGBT 材料相比，具有更宽的禁带宽度、数倍的临界击穿场强、两倍的电子饱和漂移速率和三倍的热导率这样的性能优势，在电气上具有更高频、高效、耐高压、耐高温等特点取代传统器件势不可挡。从市场上看，SiC 电机控制模块的使用使得整车续航里程提升 5% 以上，配合更好的能量回收制动，数字控制技术极大提高车辆综合续航水平且远未达到理论性能极限，具有很大的发展前景。

　　以碳化硅(SiC)为代表的新型电力电子器件为提高电机驱动系统的效率和功率密度带来了新的机遇,也为包括航空航天、船舶推进在内的交通运载等特种应用提供了新的突破与可能,但是作为应用在复杂电驱系统中的新器件要充分发挥其优势还面临着诸多挑战。碳化硅器件的开关特性有别于硅(Si)器件,对于电机控制系统而言,将改变系统电磁干扰(EMI)源的特性。此外,使用碳化硅器件,有利于电机控制系统开关频率的提高,但高开关频率下系统的电磁干扰问题将更加突出。本文以电机控制系统的电磁干扰问题为研究对象,对此展开了一些工作。本文首先采用模块化的设计方法开发出一套基于SiC器件的电机控制器和一套用于对比的基于Si器件的电机控制器,介绍了碳化硅这种快开关器件门极驱动电路设计的要求和注意事项,为本文研究提供了硬件基础。

　　随着终端应用电子架构复杂程度提升，硅基器件物理极限无法满足部分高压、高温、高频及低功耗的应用要求，具备热导率高、临界击穿场强高、电子饱和漂移速率高等特点的碳化硅（SiC）器件作为功率器件材料端的技术迭代产品出现，应用于新能源汽车、光伏、工控等领域，在电力电子设备中实现对电能的高效管理。以逆变器为例，碳化硅模块代替硅基IGBT后，逆变器输出功率可增至硅基系统的2.5倍，体积缩小1.5倍，功率密度为原有3.6倍，最终实现系统成本整体降低。