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电力电子变换器宽禁带器件的短路保护与故障安全设计技术.docx
资料介绍
电力电子变换器宽禁带器件的短路保护与故障安全设计技术
1 引言
短路保护是宽禁带器件设计中最重要的安全保护功能，在发生桥臂直通、负载短路或输出短路时，功率器件在极短时间内承受巨大的电流应力，需要在器件损坏前关断。SiC MOSFET的短路耐受时间（SCWT）为1~10 μs，远低于Si IGBT的10~20 μs，GaN HEMT的短路耐受时间更短，仅为0.5~2 μs。宽禁带器件的短路保护需要在微秒级时间内完成故障检测和关断，对保护电路的响应速度提出了极高要求。本章将系统阐述宽禁带器件的短路特性、保护方法、故障安全设计以及测试验证技术，为宽禁带变换器的短路保护设计提供系统指导。
2 短路特性
2.1 SiC MOSFET短路特性
SiC MOSFET在短路时，漏极电流迅速增大，在数微秒内达到峰值，随后由于温度升高，电流略有下降，但结温在数微秒内可升高到300°C以上。SiC MOSFET的短路耐受时间与栅极电压和直流母线电压有关，在栅极电压+15 V、母线电压800 V时，短路耐受时间约5~10 μs，在栅极电压+20 V、母线电压600 V时，耐受时间更短。
2.2 GaN HEMT短路特性
GaN HEMT的短路耐受时间极短，在0.5~2 μs内即可损坏，主要原因是GaN HEMT的二维电子气（2DEG）通道对温度极为敏感，在短路时，温度迅速升高，2DEG通道退化，器件损坏。GaN HEMT的短路保护需要在0.5 μs内完成检测和关断，对保护电路的响应速度要求极高。
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| STM32G474逆变器_技术文件_1939_电力电子变换器宽禁带器件的短路保护与故障安全设计技术.docx | 37K |
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