【摘 要】
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随着飞机的设计朝着多电飞机或全电飞机的方向发展,自动配电系统已经取代传统的电力分配系统,自动配电系统的关键要素是引入固态功率控制器（SSPC）作为布线保护和电气负载的控制元件。本文结合固态功率控制器大功率、小型化、高可靠的需求,突破SiC功率器件关断尖峰抑制、隔离去耦驱动、高功率密度下电热优化设计等关键技术,对高功率密度固态功率控制器技术展开综合性研究。本文首先通过双脉冲测试平台对基于SiC的固态
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随着飞机的设计朝着多电飞机或全电飞机的方向发展,自动配电系统已经取代传统的电力分配系统,自动配电系统的关键要素是引入固态功率控制器（SSPC）作为布线保护和电气负载的控制元件。本文结合固态功率控制器大功率、小型化、高可靠的需求,突破SiC功率器件关断尖峰抑制、隔离去耦驱动、高功率密度下电热优化设计等关键技术,对高功率密度固态功率控制器技术展开综合性研究。本文首先通过双脉冲测试平台对基于SiC的固态功率控制器开关特性进行分析,量化各部分寄生参数对开关特性的影响。针对SiC MOSFET关断初期产生关断电压尖峰的问题,利用吸收电路和脉冲边沿调制技术两种方式进行抑制。接着针对固态功率控制器并联均流机理与平衡控制展开研究,从稳态和瞬态两个角度对引起并联不均流的因素进行分析,为并联均流结构设计建立了基础。经过综合分析,在不增加器件的基础上,提出一种环形对称布局方式减小并均衡由寄生电感引起的不均衡电流。然后给出了高温隔离栅极驱动电路,该驱动电路可以成功驱动SiC MOSFET,并且对反时限过流保护算法进行了设计,实现其保护时间可调的功能。最后按照课题指标要求对高功率密度固态功率控制器进行了软硬件设计,通过三维结构设计和热仿真对其进行了散热分析,并且搭建了硬件平台并对样机进行了测试,验证了前文所设计电路的正确性和有效性,实验结果符合预期,系统整体性能满足设计指标。
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