面向SiC基电机控制器的全频带电磁干扰协同抑制方法研究
批准号:
52107189
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
李桥
依托单位:
学科分类:
电力电子学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
李桥
中文摘要
当前,新型SiC基功率器件为电机控制器的功率密度、效率等性能的提升带来了新一轮革命性机遇。然而,电磁干扰成为了新型SiC基电机控制器推广应用过程中亟待解决的核心问题。本项目从电磁干扰噪声源的物理机制出发,将新型SiC基电机控制器的全频带电磁干扰问题分解为大时间尺度的脉冲序列以及小时间尺度的开关轨迹、开关振铃等三个方面的研究,拟提出高效的全频带电磁干扰协同抑制方法。本项目重点研究以零电压开通为目标的模型预测脉宽调制技术,用于脉冲序列导致的中低频段电磁干扰抑制,并将开关行为主动配置在软开通、硬关断模式。本项目以关断电压过冲为边界条件,重点研究以关断过程优化为目标的电流源数字门极驱动技术以及缓冲电路优化设计方法。本项目研究成果可为系统解决SiC基电机控制器的电磁干扰问题提供技术方案,将有效推动新型SiC基电机控制器的高效可靠应用。
英文摘要
At present, SiC based power devices bring a revolutionary opportunity for the improvement of power density, efficiency and other performance of motor controllers. However, electromagnetic interference (EMI) has become the key problem to be solved in the application of new SiC motor controllers. This project starts from the physical mechanism of EMI noise sources, where the full-band EMI problem of the new SiC based motor controller is decomposed into three aspects: pulse sequence of large time scale, switching trajectory and switching ringing of small time scale, and presents an efficient cooperative suppression method for full-band EMI. This project focuses on the research of model-predictive PWM technology with zero voltage switching as the goal, which is used to suppress EMI in the middle and low frequency bands, and actively configures the switching behavior in soft turn-on and hard turn-off modes. This project takes the turn-off voltage overshoot as the boundary condition, and focuses on the research of current source digital gate drive technology and snubber optimization design method, with the goal of turn-off process optimization. The research results of this project can provide a technical solution for dealing with the EMI problem of SiC based motor controllers, which will effectively promote the efficient and reliable application of new SiC based motor controllers.
随着国家对电机驱动系统自主创新的高度重视,SiC基电机控制器因其优异的高效率、低损耗及高温耐受性,在新能源、航空航天、轨道交通等领域具有重要应用前景。然而,SiC器件的高开关频率和快速开关速度导致了显著的电磁干扰(EMI)问题,限制了其在高功率密度和高效率方面的优势,影响了系统的稳定性和可靠性。因此,如何有效抑制SiC基电机控制器的EMI,成为亟待解决的关键技术挑战。.本项目聚焦于SiC基电机控制器的全频带电磁干扰协同抑制方法,开展了以下三项关键技术研究:1)基于零电压开通(ZVS)技术的脉宽调制(PWM)方法;2)面向SiC MOSFET的自适应数字门极驱动技术;3)针对SiC MOSFET关断振铃的缓冲电路优化设计方法。通过这些技术路径,项目旨在系统性地解决SiC基电机控制器的EMI问题,提升其在高功率密度和高频环境下的稳定性和可靠性。.在研究过程中,项目团队取得了以下主要成果:.1)优化ZVS PWM技术:提出了针对电机全运行工况的ZVS PWM技术,通过优化开关行为,有效抑制了脉冲序列引起的中低频段EMI。该方法显著降低了EMI噪声,提升了电机控制器的功率密度和效率。.2)自适应数字门极驱动技术:提出了面向SiC MOSFET实际运行工况的自适应数字门极驱动技术,揭示了关断过程的不同子阶段与门极电流的关系,从而有效抑制了高频段EMI。.3)缓冲电路参数优化设计:提出了面向SiC MOSFET关断振铃的缓冲电路优化方法,通过优化电路参数,有效抑制了高频段EMI,减少了能量损耗,提高了系统效率。.本项目研究成果为SiC基电机控制器的EMI抑制提供了完整的技术解决方案,具有重要的学术价值和应用前景。项目已取得重要成果,包括发表SCI期刊论文6篇、中文期刊论文1篇、EI会议论文1篇,申请发明专利4项。同时,培养了1名博士研究生和4名硕士研究生,为学术和人才培养做出了积极贡献。.本研究不仅为SiC基电机控制器的高效应用提供了技术支持,也为电力电子领域的EMI控制技术发展提供了新的思路,具有广泛的工程应用前景。
基于PWM 优化的电力电子系统EMI 噪声抑制研究
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批准号:2021JJ40076
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2021
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负责人:李桥
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依托单位:
国内基金
海外基金