发布日期：2024-11-04 11:09    点击次数：143

1月15日，据日媒报说念，名古屋大学和日本电装公司哄骗横向 GaN HEMT，协作开发出了一种 800V 兼容逆变器（三相、三电平）彩娱乐官网，主要用于驱动使用的电动汽车牵引电机（图 1）。

据了解，名古屋大学与松下控股、丰田合成、大阪大学和电装协作，参与了日本环境省自 2022 年以来实验的名目“加速完满革命 CO₂ 减排材料的社会实验和传播名目”。新开发的高压三电平逆变器是该名目发奋的收尾。

图1 ：电装横向 GaN HEMT 电驱逆变器（左）、单相降压 DC-DC 调遣器初始时的开关波形（右）。

进步电动汽车和混杂能源电动汽车（HEV）的价值。在汽车系统中引入更先进的电力电子时期的速率正在加速。其中，一个典型的例子是基于碳化硅 （SiC） 和氮化镓 （GaN） 的功率半导体的普通应用。

跟着电动汽车阛阓的接续发展，电力电子时期的引入速率正在加速，尤其是基于碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）的功率半导体的普通应用。这些新材料的功率半导体具有显贵的后劲，但浅易地用它们取代现存的硅基功率半导体是无效的。笔据开导的使用目的，需要优化电路时期、截止时期和外围元件以充分阐扬后来劲。

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联系词，诚然基于新材料的功率半导体有很大的后劲，但浅易地用它们取代现存的硅基功率半导体是无效的。需要笔据开导的使用目的，优化电路时期、截止时期和外围元件以阐扬GaN的后劲。

名古屋大学与日本电装的这项成就将反应期间需求，扩大 GaN 器件的应用，并为车载电力电子时期的进一步复杂化和各样化作念出孝敬。

名古屋大学和电装开发的三电平逆变器是一项有望应用于电动汽车的时期。这种时期以低损耗、低谐波和低失真交流电源高效初始高输出电机。三电平逆变器与传统的两电平逆变器比较彩娱乐官网，具有以下显贵上风：

○ 镌汰开关损耗和开关噪声：在三电平逆变器电路中，功率半导体以两个串联磋磨，施加到每个器件上的电压是两电平电路的1/2，从而减少了逆变器初始时的开关损耗和开关噪声。通过镌汰开关噪声，不错减小当作噪声阻挠元件的LC滤波器的尺寸。

○ 使用低压功率半导体：不错使用低压功率半导体成就以更高电压驱动的逆变器。一般来说，击穿电压越低，功率半导体的损耗越低，开关速率频频越高。GaN器件比Si具有更高的耐压和更高的遵循，况兼不错比SiC更高的速率初始，其应用鸿沟将扩大，使用价值将增多。

○ 减少电机损耗：为电动汽车提供能源的交流电机规划为以理念念的正弦交流功率输入高效旋转。在PWM截止中，诚然宏不雅上会产生不错被视为正弦波的交流功率波形，但本色上每次功率半导体切换时，电流值齐会轻微增多或减少，导致电机中出现绕组涡流损耗、磁体涡流损耗和定子铁芯铁损。使用大致高频使命的GaN器件来进步载波频率（开关频率）并引入三个电平，不错减少总谐波失真（THD）并阻挠电机中的损耗。

三电平逆变器自己并不是一项新时期。迄今为止，它已被引入惩处绝顶大功率的电力电子开导中，举例铁路逆变器、工业应用中的大功率电机驱动器以及数据中心中使用的不间隔电源系统（UPS）。这一成就为进一步促进 EV 逆变器规模的高遵循、紧凑性和高可靠性指明了说念路。

电动汽车用 800V 三相三电平逆变器使用开发的 GaN 器件，彩娱乐app吸收二极管中性点钳 （NPC） 型（图 2）。功率半导体吸收水平 GaN HEMT，额定电压为 650V，额定电流为 60A。该电路由四个并联胪列的 GaN HEMT 构成，酿成一个单相电路，三相电路规划为输出功率相配于 40 kW。

图 2 ：GaN HEMT 逆变器主电路的换向电流旅途。

据悉，该团队去掉了单相部分，在本色使命中施加了 800V 直流输入的两串联平滑电容器的一侧平直施加了 400 V 的电压，通过操作 DC-DC 调遣器调遣器，说明了它在 13 kW 的输出功率下推崇出日常的开关特点。淌若调遣为 800V DC的三相交流输出，则不错以相配于 40 kW 的功率驱动电机。

此外，电磁场模拟用于考据三电慈祥两电平电机驱动时分的损耗，并评估这三个电平的应用成果（图 3）。当电路成就换取的 GaN HEMT 时，与常用规模 600 V DC、20 kHz 载波频率和 3000 rpm 的驱动条目进行比较，已证实电机的铁损不错减少 18.3%。高速低扭矩区域和低速高扭矩区域之间的电流值相反很大，电机中的铁损会波动。翌日，将笔据此分析收尾竖立最好截止顺次。

图 3 ：定子铁芯铁损的谐波频率依赖性。

三电平逆变器的 40kHz 重量的铁损已大大镌汰。因此，即使开关频率换取，总谐波失真 （THD） 险些换取，与两电平逆变器比较，电机总铁损也不错镌汰 18.3%。

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该团队使用四个并联耐压为 650 V 的 GaN 垂直 MOSFET 制作了输出功率为 10 kW 的三相 GaN 逆变器的原型，并通过在电机台架演出示本色机器来说明其初始情况。

指引开发这款逆变器的名古屋大学特聘诠释盐崎浩司说：“在新开发的逆变器中，通过使用四个并联的功率半导体来增多电流量，咱们正在开发一种大电流容量的垂直 GaN 器件，咱们将用大电流的垂直 GaN 器件取代三电平逆变器。”

起首： 人人说功率半导体与新能源

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发布于：北京市

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