基于SiC MOSFET的高频感应加热电源关键技术研究

摘要

SiC MOSFET是一种刚投入市场工业应用还未成熟的半导体器件，虽然SiC MOSFET一经问世就受到了广泛关注，但其在实际工程应用中的的开关特性、静态特性及功率损耗等表现还有待进一步明确验证，在工程实践前采用仿真软件对其电源电路工作特性、效率等进行分析和评估是极为必要的。为了给下文的超高频感应加热电源关键技术研究奠定坚实基础，本文通过对SiC MOSFET的内部电路结构、关键参数的研究，以厂家提供的内部模型程序为基础对其结构及关键参数进行优化改进，采用PSpice仿真软件建立SiC MOSFET的精确模型，模型中引入温控电压源、电压控制开关、具有精确数学函数关系的电阻、电容等PSpice子电路对SiC MOSFET关键参数的设置进行优化改进，使模型可精确仿真器件的实际工作特性。并搭建动、静态特性实验平台对模型的正确性、有效性进行验证。为将SiC MOSFET进一步应用于工程实践，验证其工业推广价值，本文着重分析研究了高频感应加热电源设计中的整流器的拓扑结构、逆变器的拓扑结构、槽路选择、控制技术中的调功方式等关键技术。为了保证SiC功率MOSFET能可靠驱动触发，专门从驱动芯片的选择、驱动路径的优化、电气隔离和驱动保护等方面研究设计了高可靠性、强驱动能力的驱动电路。并且最终给出了电源系统整体控制方案，完成器件计算选型等硬件电路的设计，最后搭建一台感应加热电源的实验样机，对文中提出的设计方案进行实验验证。

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第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2SiC MOSFET的研究现状

1.3 本文的主要研究工作

第2章SiC MOSFET的建模

2.1 MOSFET基本建模方法介绍

2.2SiC MOSFET等效电路及建模

2.3 本章小结

第3章 固态高频感应加热电源关键技术分析

3.1 谐振整流器的拓扑结构

3.2 谐振逆变器的拓扑结构

3.3 负载谐振槽路的拓扑结构

3.4 固态高频感应加热电源的功率调节方式

3.5 本章小结

第4章基于SiC MOSFET的高频感应加热电源设计

4.1 硬件电路设计

4.2SiC MOSFET驱动电路设计

4.3采用SiC MOSFET的高频感应加热电源实验

4.4 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 全文工作总结

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢