三相三電平PFC電路中SiC二極管的選擇

母線電容過(guò)壓時(shí)，軟件及時(shí)判斷并進(jìn)行關(guān)脈沖處理，除此之外，母線電容上還需要并聯(lián)TVS，才能在軟件保護(hù)無(wú)效時(shí)，通過(guò)TVS保護(hù)母線電容。

如圖（圖 五?8）所示，如果開(kāi)關(guān)管Q1的漏極D和源極S短路，在U相電壓正半周時(shí)，U相通過(guò)Q2的體二級(jí)管與母線電容C2的正極短接，C2的負(fù)極電位是三相輸入電壓中的最低電位，這樣，母線C2上的電壓為線電壓UV或UW，380V輸入時(shí)，C2上的電壓峰值為537.32V，480V輸入時(shí)，峰值為678.72V，母線電容額定電壓是450V，如果不采取保護(hù)措施，電容會(huì)爆炸。此時(shí)，通過(guò)軟件關(guān)脈沖不能及時(shí)快速的保護(hù)母線電容，需要并聯(lián)TVS來(lái)保護(hù)電容。

圖 五 8 安規(guī)故障時(shí)母線電容的保護(hù)

SiC二極管的選擇

在雷擊實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)使用SiC二極管的模塊炸機(jī)，原因是其使用的SiC二極管C2D10120A的抗電流沖擊能力比快恢復(fù)APT30D120B差，如下圖（圖 五?11）所示：

圖 五 11 APT30D120B和C2D10120A參數(shù)對(duì)比

上圖可以看出：C2D10120A的非重復(fù)峰值電流(250A)雖然比APT30D120B(210A)的大，但是其持續(xù)時(shí)間只有10us，而APT30D120B卻能達(dá)到8.3ms。同時(shí)，其熱阻也比APT30D120B大很多，因此，對(duì)浪涌電流的抗沖擊能力要差很多。低壓100A由于輸入線電壓由380VAC降低到了208VAC系統(tǒng)，所以他們通過(guò)使用低壓壓敏來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

眾所周知，浪涌電流打入輸入端口以后，會(huì)自動(dòng)尋找低阻通路進(jìn)行泄放，最優(yōu)選的通路是壓敏，但是壓敏無(wú)法泄放全部電流，還有大量的電流流到后級(jí)電流中。對(duì)于單相模塊而言，通常做法都是在PFC電感之前加一個(gè)防雷二極管到PFC電容上，這樣，浪涌電流就會(huì)通過(guò)防雷二極管注入PFC電容。但是，對(duì)于三相而言，PFC電容是一個(gè)五電平的波動(dòng)，無(wú)法采用這種方法，否則，正常工作時(shí)都會(huì)有電流流過(guò)該二極管導(dǎo)致Vienna電路無(wú)法正常工作。所以，大電流會(huì)流過(guò)PFC電感、PFC MOS、PFC diode進(jìn)入母線電容。

雷擊測(cè)試的結(jié)果看：流過(guò)分流器的電流最大約490A～530A（此電流是通過(guò)實(shí)驗(yàn)實(shí)際測(cè)量出來(lái)的數(shù)據(jù)），計(jì)算出來(lái)的PFC電感磁場(chǎng)強(qiáng)度H已經(jīng)達(dá)到4000oersted。在如此大的電流下，PFC電感和共模電感都已經(jīng)飽和了，只剩下漏感了。由于共模電感差模分量太小了，所以只有提高PFC電感的飽和電感量，才能阻止大電流流入二極管。在磁芯一定的情況下，提高飽和電感量的方法就只有增加匝數(shù)了。