sic碳化硅電機

　　碳化硅（SiC）器件損耗小、耐高溫并能高頻運行，被公認為將推動新能源汽車領域產生重大技術變革。世界各工業強國和大型跨國公司紛紛投入了大量的人力物力，特斯拉等國外車企開發的SiC電機驅動已裝車運行，顯示了巨大的技術優勢和市場潛力，對我國新能源車產業開始了新一輪的沖擊。

　　從開通、關斷控制電壓來看，相比于傳統硅 IGBT，采用 SiC 器件需要更高的開通電壓，但關斷電壓可采用 0V，這極大簡化了控制電路的設計，不需要額外的負壓電路。對比電磁干擾的耐受性能 CMTI，碳化硅MOSRET 也顯著強于傳統硅 IGBT，能實現更高的可靠性同時簡化驅動電路設計。

　　SiC MOSFET 與硅 IGBT 材料相比，具有更寬的禁帶寬度、數倍的臨界擊穿場強、兩倍的電子飽和漂移速率和三倍的熱導率這樣的性能優勢，在電氣上具有更高頻、高效、耐高壓、耐高溫等特點取代傳統器件勢不可擋。從市場上看，SiC 電機控制模塊的使用使得整車續航里程提升 5% 以上，配合更好的能量回收制動，數字控制技術極大提高車輛綜合續航水平且遠未達到理論性能極限，具有很大的發展前景。

　　以碳化硅(SiC)為代表的新型電力電子器件為提高電機驅動系統的效率和功率密度帶來了新的機遇,也為包括航空航天、船舶推進在內的交通運載等特種應用提供了新的突破與可能,但是作為應用在復雜電驅系統中的新器件要充分發揮其優勢還面臨著諸多挑戰。碳化硅器件的開關特性有別于硅(Si)器件,對于電機控制系統而言,將改變系統電磁干擾(EMI)源的特性。此外,使用碳化硅器件,有利于電機控制系統開關頻率的提高,但高開關頻率下系統的電磁干擾問題將更加突出。本文以電機控制系統的電磁干擾問題為研究對象,對此展開了一些工作。本文首先采用模塊化的設計方法開發出一套基于SiC器件的電機控制器和一套用于對比的基于Si器件的電機控制器,介紹了碳化硅這種快開關器件門極驅動電路設計的要求和注意事項,為本文研究提供了硬件基礎。

　　隨著終端應用電子架構復雜程度提升，硅基器件物理極限無法滿足部分高壓、高溫、高頻及低功耗的應用要求，具備熱導率高、臨界擊穿場強高、電子飽和漂移速率高等特點的碳化硅（SiC）器件作為功率器件材料端的技術迭代產品出現，應用于新能源汽車、光伏、工控等領域，在電力電子設備中實現對電能的高效管理。以逆變器為例，碳化硅模塊代替硅基IGBT后，逆變器輸出功率可增至硅基系統的2.5倍，體積縮小1.5倍，功率密度為原有3.6倍，最終實現系統成本整體降低。