寬禁帶半導(dǎo)體電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)

目錄
前言
第1章 引言 1
1.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展背景 1
1.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成、分類及特點(diǎn) 5
1.2.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)組成 5
1.2.2 典型電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器拓?fù)?6
1.2.3 永磁同步電機(jī)控制技術(shù)發(fā)展概況 9
1.3 寬禁帶功率器件與高性能電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng) 11
1.3.1 傳統(tǒng)功率半導(dǎo)體器件 11
1.3.2 寬禁帶功率器件的特點(diǎn)及分類 15
1.3.3 寬禁帶功率器件產(chǎn)品的發(fā)展 16
1.3.4 寬禁帶功率器件對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)性能的提升 18
參考文獻(xiàn) 20
第2章 寬禁帶功率器件 23
2.1 碳化硅功率器件 23
2.1.1 碳化硅材料的物理特性 23
2.1.2 SiC 功率器件的分類 24
2.1.3 功率MOSFET 內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理 26
2.1.4 SiC MOSFET 的基本特性 27
2.2 氮化鎵功率器件 37
2.2.1 氮化鎵材料的物理特性 37
2.2.2 GaN 功率器件的分類 38
2.2.3 GaN HEMT 的結(jié)構(gòu)與工作原理 40
2.2.4 GaN HEMT 的基本特性 41
2.3 本章小結(jié) 48
參考文獻(xiàn) 49
第3章 寬禁帶功率器件門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路 51
3.1 寬禁帶功率器件門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)特點(diǎn)與要求 51
3.1.1 GaN HEMT 柵極驅(qū)動(dòng)電路 51
3.1.2 SiC MOSFET 門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路 54
3.2 寬禁帶功率器件門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路橋臂串?dāng)_問(wèn)題 55
3.2.1 寬禁帶功率器件橋臂串?dāng)_問(wèn)題原理 56
3.2.2 寄生電感對(duì)串?dāng)_影響分析 57
3.2.3 抑制串?dāng)_方法 58
3.3 寬禁帶功率器件保護(hù)電路設(shè)計(jì) 61
3.3.1 過(guò)壓保護(hù) 61
3.3.2 過(guò)流保護(hù) 62
3.4 高溫SiC MOSFET 門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路 69
3.4.1 驅(qū)動(dòng)電路元器件的選擇 70
3.4.2 主電路與控制電路的隔離方式選擇 71
3.4.3 高溫SiC MOSFET 驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路設(shè)計(jì)實(shí)例 72
3.5 本章小結(jié) 78
參考文獻(xiàn) 78
第4章 基于寬禁帶功率器件的逆變器輸出電壓非線性分析 80
4.1 寬禁帶功率器件在PMSM 逆變器中的特性 80
4.2 逆變器輸出電壓非線性分析 86
4.2.1 管壓降影響機(jī)理 87
4.2.2 死區(qū)時(shí)間影響機(jī)理 88
4.2.3 開(kāi)關(guān)延遲時(shí)間影響機(jī)理 90
4.2.4 輸出電容影響機(jī)理 92
4.3 電壓震蕩產(chǎn)生機(jī)理 94
4.4 本章小結(jié) 99
參考文獻(xiàn) 99
第5章 寬禁帶功率器件對(duì)電機(jī)性能的影響 101
5.1 SiC MOSFET 對(duì)電機(jī)損耗的影響 101
5.1.1 銅損耗 102
5.1.2 鐵損耗 108
5.2 SiC MOSEFET 對(duì)電機(jī)動(dòng)態(tài)性能的影響 115
5.2.1 加入器件特性的PMSM 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)傳遞函數(shù)建模 115
5.2.2 PMSM 動(dòng)態(tài)性能分析 117
5.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論 123
5.3 SiC MOSFET 驅(qū)動(dòng)器對(duì)電機(jī)軸電流的影響 128
5.3.1 軸電流產(chǎn)生的原理及分類 128
5.3.2 SiC 功率器件對(duì)共模電壓影響 129
5.3.3 共模電壓對(duì)軸電流的影響 133
5.4 本章小結(jié) 136
參考文獻(xiàn) 137
第6章 基于寬禁帶功率器件的電機(jī)驅(qū)動(dòng)新拓?fù)?139
6.1 線性功率放大器簡(jiǎn)介 139
6.1.1 功率放大器的分類 139
6.1.2 線性功放的損耗分析 140
6.2 基于寬禁帶器件的實(shí)時(shí)可調(diào)的跟隨供電系統(tǒng) 144
6.2.1 供電系統(tǒng)的新拓?fù)?144
6.2.2 實(shí)時(shí)可調(diào)的跟隨供電系統(tǒng)工作原理 147
6.2.3 實(shí)時(shí)可調(diào)供電系統(tǒng)的損耗模型 149
6.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論 154
6.3 基于線性功放的PMSM 驅(qū)動(dòng)控制器的電路拓?fù)湓O(shè)計(jì) 158
6.3.1 基于線性功放的PMSM 驅(qū)動(dòng)控制電路工作原理 158
6.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論 160
6.4 本章小結(jié) 166
參考文獻(xiàn) 166
第7章 基于寬禁帶功率器件的增強(qiáng)型無(wú)傳感器控制技術(shù) 169
7.1 常規(guī)無(wú)傳感器控制技術(shù) 169
7.1.1 中高速段無(wú)傳感器控制方法 169
7.1.2 零速和低速段無(wú)傳感器控制方法 171
7.1.3 復(fù)合控制方法 173
7.2 基于寬禁帶功率器件的PMSM 零速及低速段無(wú)傳感器控制 174
7.2.1 旋轉(zhuǎn)高頻注入法 174
7.2.2 電流的提取 175
7.2.3 無(wú)傳感器控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖及仿真結(jié)果 181
7.3 基于寬禁帶功率器件的PMSM 中高速段無(wú)傳感器控制 183
7.3.1 寬禁帶功率器件對(duì)SMO 抖振問(wèn)題的改善 183
7.3.2 改進(jìn)的SMO 仿真結(jié)果 183
7.4 FPGA 在無(wú)傳感器控制系統(tǒng)中的作用 185
7.4.1 FPGA 減小估計(jì)位置誤差原理 185
7.4.2 FPGA 速度優(yōu)化方法 186
7.4.3 FPGA 總體設(shè)計(jì)的并行實(shí)現(xiàn) 187
7.4.4 FPGA 各部分子程序優(yōu)化 189
7.5 無(wú)傳感器控制設(shè)計(jì)實(shí)例 193
7.5.1 低速段無(wú)傳感器控制實(shí)驗(yàn) 193
7.5.2 中高速段無(wú)傳感器控制實(shí)驗(yàn) 196
7.6 本章小結(jié) 198
參考文獻(xiàn) 199