基于SiC器件的感应电机驱动器设计及性能分析

何泽宇，刘鑫，刘洋，赵金

（华中科技大学人工智能与自动化学院，湖北 武汉 430074）

电力电子功率半导体器件是电机驱动系统的重要组成部分，是决定其性能和可靠性的关键因素之一。目前电机驱动器所普遍采用的传统硅器件，其开关速度、开关损耗等性能已经接近其材料允许的极限。近年来，以碳化硅（silicon carbide，SiC）为代表的第三代半导体器件得到了迅速发展。相比于传统硅器件，SiC器件具有高耐温、高耐压、高开关频率等特点，拥有巨大的应用前景[1-2]。但在具体应用中，仍然在驱动、保护和控制方面存在一些问题，是目前的研究热点。

SiC器件应用于电机控制系统，可以实现高开关频率，间接提高了系统的控制频率，由此可以提高电流环的控制性能。SiC器件与IGBT等器件的开关特性、驱动以及性能测试方面存在较大不同。文献[3-4]对SiC器件的建模进行研究，建立了考虑寄生参数因素的SiC器件暂态模型；文献[5-6]对SiC的双脉冲测试进行研究，从寄生参数、测量仪器和测量方法等方面总结了SiC器件双脉冲测试的特点与方法；文献[7-8]对SiC器件的驱动电路进行研究，分析和验证了不同驱动回路参数对SiC器件开关过程的影响；文献[9]对SiC器件的短路特性进行研究，分析了SiC器件的短路故障机理，确定了SiC器件的短路安全工作区。虽然已有大量文献对SiC器件应用进行了研究，但对于实际电机驱动系统中SiC对电机电流环性能提升缺乏定量分析和比较。

电流环控制性能在感应电机矢量控制系统中占有非常重要的地位，电流环控制性能的提高可以提高转矩响应，降低转矩脉动，从而提升电机系统的控制精度[10]。……