文摘碳化硅(SiC)MOSFET器件的短路耐受能力差是阻碍其广泛应用的关键难题,对于国产高压SiC MOSFET器件,其短路保护研发缺乏有力的技术、经验支撑。同时,缺乏快速、准确的仿真模型也是国产高压SiC MOSFET器件应用研发面临的核心问题之一。为此,该文提出一种适用于高压SiC MOSFET器件的、考虑器件实际物理特性的、可准确描述器件短路故障中电流、电压等外特性的行为模型。该行为模型针对高压SiC MOSFET的特点修正沟道电流模型中的电压,并基于元胞层面的电流路径对JFET区及漂移区电阻进行建模。该模型考虑了国产高压SiC MOSFET的实际器件设计、工艺等因素的影响,依据半导体、器件物理计算模型的关键参数,提升模型在短路故障仿真中的精度。并且,该文明确了模型所用参数的提取方法,其中关键参数获取自器件设计环节,建立起器件设计者与应用者之间的桥梁。最后,对国网智能电网研究院有限公司研制的6.5 kV/400 A SiC MOSFET器件开展短路测试实验,仿真结果与实验结果表现出较好的一致性,短路电流关键特征的相对误差小于2.5%,验证了该行为模型的准确性。
文摘中低压直流配电系统中直流变压器(DCtransformer,DCT)常采用模型预测控制(model predictive control,MPC)来改善系统的动态响应特性,但其参数依赖性强与传输功率不均衡是限制MPC发展的关键性因素。为此提出了一种无模型预测控制(modelfreepredictivecontrol,MFPC)方法,其具备参数不敏感与传输功率自均衡的优势。首先,建立双有源桥(dual active bridge,DAB)的超局部模型,通过辨识模型中的集总扰动,来实时计算无源器件与未建模部分参数,提高了控制系统的鲁棒性。然后,将集总扰动与输入均压集成到输出电压的离散模型,在不增加额外计算量的情况下,提高了DCT在参数不匹配工况下的输出电压精度与功率均衡能力。最后,搭建了一套120V/600W的实验样机,验证了所提控制方法的有效性和优越性。
