在設計使用寬帶隙 (WBG)的電子轉換器時，高 dv/dt 瞬變是挑戰背后的原因通常以存在于它們的有源和無源組件中的寄生參數的形式引起的設備 [1][2][3][4]。值得注意的是，WBG 器件的 dv/dt 大于已知廣泛用于大功率轉換器設計的 Si 基 IGBT。可以在表 1 中觀察到基于 Si 的模塊和基于 SiC-MOSFET 的模塊的開關速度之間的比較。 兩個本質上占主導地位的寄生電容，寄生匝間電容和匝間電容專門為濾波電感器確定 [5] [6]。為了分析寄生電容，已經詳細說明了兩種建模方法。這里可以注意到，被稱為匝間和匝間的兩個電容已組合成等效電容 [7]。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的電壓，固定或連接這個鐵芯[8]。當磁芯處于浮動狀態時，電感器和變壓器的磁芯的電壓電位會高于中壓應用。具有三個端子的網絡由具有接地連接的變壓器和電感器形成。本文比較了 MV SiC MOSFET 器件的開關行為以及磁芯/框架浮動和磁芯/框架接地電感器對它們的影響。最后，

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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 碳化硅 MOSFET 的功率模塊支持雙脈沖設置 [2]。借助 200 MHz Pearson TM精確測量高頻電流2877 個監視器 [10]。已使用兩個案例來測試這種類似的脈沖測試。在情況 1 中，所測試的中壓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/框架已接地，這意味著已經提供了一個接地連接中壓電感器的接地點到直流母線母線的接地點 [12]。圖 3 顯示了在具有 12 A 峰值負載電流的 3 kV 鏈路電壓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，接地電流僅在關斷期間添加到 id+（HS MOSFET 電流），與此概念相反，接地電流添加到 id-（LS MOSFET 電流）在導通期間。由于開關過程中能量耗散增加，高頻分量會增加電磁干擾。

圖 1：中壓電感 30mH

圖 2：雙脈沖測試裝置電路圖

圖 3：(a) 浮動磁芯/框架 (b) 接地磁芯/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

文章的這一部分是關于通用三端等效電路的介紹，該電路是為存在于繞組到繞組和繞組對地之間的電容耦合而制定的 [11]。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。此處，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進行阻抗測量的三個步驟。

圖 5：電感等效電路

圖 6：阻抗測量步驟

模擬和實驗驗證

為了簡化上述模擬，確定中壓電感器的 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，使用 MV 雙脈沖測試測得的輸出電壓與勵磁電壓相匹配。由于 dv/dt 較高，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 [12]。

圖 7：擬合導納與實測導納的比較

結論

本文分析了在磁芯/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過程。

審核編輯：湯梓紅