??本文的關(guān)鍵要點

?圖騰柱PFC是作為可提高效率的PFC轉(zhuǎn)換器在近年來備受關(guān)注的拓撲。

?經(jīng)確認，在圖騰柱PFC中使用第4代SiC MOSFET時，在整個負載范圍內(nèi)均可獲得比第3代更高的效率。

繼前一篇的“裝入牽引逆變器實施模擬行駛試驗”之后，本文將介紹在相同的BEV電源架構(gòu)的組成模塊之一—OBC的雙向圖騰柱PFC中使用第4代SiC MOSFET時的實驗結(jié)果。

第4代SiC MOSFET的特點

在降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器中使用第4代SiC MOSFET的效果

>電路工作原理和損耗分析

>DC-DC轉(zhuǎn)換器實機驗證

在EV應(yīng)用中使用第4代SiC MOSFET的效果

>EV應(yīng)用

>裝入牽引逆變器實施模擬行駛試驗

>圖騰柱PFC實機評估

在EV應(yīng)用中使用第4代SiC MOSFET的效果：圖騰柱PFC實機評估

圖騰柱PFC是作為可提高效率的PFC轉(zhuǎn)換器在近年來備受關(guān)注的拓撲。另外，為了微電網(wǎng)系統(tǒng)更加穩(wěn)定，并促進供需平衡，全球范圍都在研究V2G（Vehicle To Grid），雙向工作也變得越發(fā)重要。

圖騰柱PFC電路工作

圖1是電路框圖。左橋臂（S1、S2）用于高頻開關(guān)，右橋臂（S3、S4）用于工頻（低頻）整流。通過對S3和S4使用同步整流，可以實現(xiàn)雙向工作（V2G）。

圖1. 圖騰柱PFC框圖

圖2是不同狀態(tài)的工作示意圖。在商用交流電的“正半周”期間，圖騰柱低邊開關(guān)（S2）作為升壓轉(zhuǎn)換器進行高頻開關(guān)（圖(a)：期間D）。此時，S1進行整流工作（圖(b)：期間1-D），但如果體二極管的反向恢復(fù)較慢，則會產(chǎn)生較大的功率損耗。SiC MOSFET的反向恢復(fù)速度非常快，可以更大程度地減少功率損耗的影響，非常適合用作圖騰柱PFC的功率器件。

接下來，在“負半周”期間，圖騰柱高邊開關(guān)（S1）作為升壓轉(zhuǎn)換器進行高頻開關(guān)（圖(c)：期間D），S2進行整流工作（圖(d)：期間1-D）。S3和S4按照商用交流電的每半個周期切換一次。

圖2.不同狀態(tài)的工作示意圖

圖騰柱PFC實機評估

為了驗證第4代SiC MOSFET在降低圖騰柱PFC損耗方面的效果，我們使用實際應(yīng)用板進行了實驗。表1為PFC評估條件以及所用SiC器件的規(guī)格。如果輸出電壓為400V，則與耐壓750V的SiC MOSFET相匹配。在這里我們使用的是SCT4045DR。

表1.PFC評估條件

圖3為實際應(yīng)用板的開關(guān)波形。從圖中可以看到其開通和關(guān)斷時間非常短，僅為20ns～30ns。

(a) 一個周期的Vac和Iac波形

(b)導(dǎo)通時和關(guān)斷時的波形

圖3. 開關(guān)波形

圖4為效率測試結(jié)果。當使用第4代SiC MOSFET時，在1.5kW半負載時實現(xiàn)了98%以上的高效率，在3kW滿負載時實現(xiàn)了97.6%的高效率。

圖4. 實測效率