使用寬帶隙 （WBG） 器件設計電子轉換器確實存在與高 dv/dt 瞬態(tài)相關的挑戰(zhàn)，因為它們通常會導致有源和無源元件中的寄生參數。WBG 器件的 dv/dt 比硅基 IGBT 大，眾所周知，硅基 IGBT 廣泛用于大功率轉換器設計。表 1 提供了基于 Si 的模塊和基于 SiC-MOSFET 的模塊之間基于其開關速度的比較。兩種在本質上占主導地位的寄生電容，即匝間寄生電容和匝間電容，已被專門用于濾波電感器。為了分析寄生電容的目的，已經詳細列出了兩種建模方法。在這里可以注意到，被稱為匝間和匝間的兩個電容已經組合成一個等效電容。電感器的電容是不同的，它完全取決于鐵芯的電壓電位和繞組固定或連接鐵芯的電壓。當磁芯處于浮動狀態(tài)時，電感器和變壓器的磁芯的電壓電位將高于中壓應用。具有三個端子的網絡由變壓器和具有接地連接的電感器形成。本文比較了器件 MV SiC MOSFET 的開關行為以及磁芯/框架浮動和磁芯/框架接地電感對其的影響。最后，

表 1：開關速度比較

框架浮動和框架接地中壓電感器的比較

圖 1 顯示了分析的 MV 30mH 電感器。它的額定電流為 10 A，基于納米晶磁芯。實驗室電路圖中的雙脈沖測試如圖 2 所示。定制封裝的半橋 10 kV SiC MOSFET 的功率模塊可實現(xiàn)雙脈沖設置。借助 200 MHz Pearson TM精確測量高頻電流2877 個監(jiān)視器 。已經使用兩個案例來測試這種類似的脈沖測試。在情況 1 中，被測試的 MV 電感器上沒有接地連接，或者可以說鐵芯/框架是浮動的，而在情況 2 中，鐵芯/框架已經接地，這意味著已經提供了一個接地連接中壓電感的接地點到直流母線的接地點。圖 3 顯示了在 3 kV 鏈路電壓和 12 A 峰值負載電流下進行的測試的實驗結果。圖 4 顯示了接地電流對整個電源電路的影響，并清楚地提到了負載和接地電流的路徑。借助該實驗，可以得出結論，在關斷期間僅將接地電流添加到 id+（HS MOSFET 電流），與此概念相反，將接地電流添加到 id-（LS MOSFET 電流）在開啟期間。高頻分量增加了電磁干擾，因此在開關過程中能量耗散增加。

圖1：中壓電感30mH

圖 2：雙脈沖測試裝置的電路圖

圖 3：（a） 浮動鐵芯/框架 （b） 接地鐵芯/框架的實驗結果

圖 4：（a） 關閉 （b） 開啟期間的電流路徑

通用三端等效電路

本文的這一部分是關于一般三端等效電路的介紹，該電路已經為繞組到繞組和繞組到地之間存在的電容耦合制定了公式。圖 5 （a） 顯示了磁芯/框架接地的電感器示意圖，而圖 5 （b） 顯示了解決任意兩個端子之間電容耦合的阻抗。這里，端子 1 和 2 表示電源連接，端子 3 表示框架/核心接地的連接。圖 6 清楚地顯示了使用保護技術測量阻抗的三個步驟。

圖 5：電感等效電路

圖 6：阻抗測量步驟

模擬和實驗驗證

為了簡化所提到的模擬，確定中壓電感的 Y 13很重要。圖 7 顯示了擬合導納和測量導納之間的比較。仿真表明，中壓雙脈沖測試測得的輸出電壓與勵磁電壓相匹配。隨著更高的 dv/dt，接地電流以非線性方式增加，因為端子之間的阻抗不是一階系統(tǒng) 。

結論

本文分析了在核心/框架接地的情況下，基于 MV SiC-MOSFET 的轉換器的濾波電感器中的接地電流。這實際上被認為是大功率電感器的常見解決方案。本文展示的行為模型具有模擬電感雙脈沖測試的接地電流的能力。在電壓 dv/dt 的較高電位下，接地電流以非線性方式增加，這有助于平衡電源模塊、柵極驅動器和濾波器的設計。

審核編輯：郭婷