[發明專利]一種基于碳化硅的航空高壓高功率三相全控整流裝置

在審

• 申請號: 201911148441.5
• 申請日: 2019-11-21
• 公開（公告）號: CN110896284A
• 公開（公告）日: 2020-03-20
• 發明（設計）人: 張明;張文展;謝學坤;崔燦;鄭彥青
• 申請（專利權）人: 新鄉航空工業(集團)有限公司
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219;H02M1/42;H02M1/32;H02M1/12;H02M1/44
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

本發明公開了一種基于碳化硅的航空高壓高功率三相全控整流裝置，包括主控系統、三相交流濾波電路、PFC電感電路、三相全橋碳化硅功率電路、交流線電壓采樣調理電路、交流相電流采樣調理電路、SIC驅動電路、直流濾波電路、直流電壓采集電路、第一隔離電源、第二隔離電源、電平轉換模塊、通信模塊、溫度采集電路、直流母線濾波整形模塊、直流母線電壓采集電路，解決了目前產品無法持續高溫工作、損耗大效率低、體積重量大、可靠性不高的技術問題。

技術領域

本發明屬于航空二次電源、有源功率因數矯正(APFC)技術領域，涉及一種基于碳化硅的航空高壓高功率三相全控整流裝置。

背景技術

目前在工業和航空領域廣泛使用的整流裝置、功率因數矯正產品、開關電源、變頻器、電機驅動控制等，均采用傳統的半導體Si基器件進行功率變換，常用的硅MOSFET、IGBT產品，雖然很大程度上提高了產品的電氣化水平，但Si基半導體產品使用中仍然存在一些無法解決的問題。典型問題如下：

1、Si材料無法工作在較高的溫度，使得產品應用場合受限。

2、Si材料的擊穿場強低、阻斷電壓低，導致器件的耐壓等級較低，產品失效概率相對較大，無法在更高電壓等級中使用。

3、半導體器件導通損耗與其擊穿場強成反比，在相同的功率等級下，Si器件導通損耗比SiC器件大很對，且Si器件導通損耗隨溫度的變化大，Si器件特性不如SiC器件穩定。

4、Si器件導熱系數較低，飽和電子溫漂率低，無法工作在更高的工作頻率，使得產品的性能無法進一步提高。

為解決上述問題，需要采用新一代寬禁帶半導體功率器件，使得電力電子變換技術，電源轉換等領域的產品實現跨越式發展。

發明內容

本發明的目的是：提出一種基于碳化硅的航空高壓高功率三相全控整流裝置，以解決目前產品無法持續高溫工作、損耗大效率低、體積重量大、可靠性不高的技術問題。

本發明的技術方案是：

一種基于碳化硅的航空高壓高功率三相全控整流裝置，包括主控系統、三相交流濾波電路、PFC電感電路、三相全橋碳化硅功率電路、交流線電壓采樣調理電路、交流相電流采樣調理電路、SIC驅動電路、直流濾波電路、直流電壓采集電路、第一隔離電源、第二隔離電源、電平轉換模塊、通信模塊、溫度采集電路、直流母線濾波整形模塊、直流母線電壓采集電路，所述的三相交流濾波電路分別與PFC電感電路、交流線電壓采樣調理電路連接，所述的PFC電感電路分別與交流相電流采樣調理電路、三相全橋碳化硅功率電路連接，三相全橋碳化硅功率電路分別與直流母線濾波整形模塊、SIC驅動電路、溫度采集電路連接，所述的直流母線濾波整形模塊與直流母線電壓采集電路連接，所述的直流母線電壓采集電路、溫度采集電路、SIC驅動電路、交流線電壓采樣調理電路、交流相電流采樣調理電路、電平轉換模塊、直流電壓采集電路、通信模塊均與主控系統連接，所述的直流濾波電路分別與直流電壓采集電路、第一隔離電源、第二隔離電源連接，第一隔離電源與SIC驅動電路連接，第二隔離電源分別與交流相電流采樣調理電路、交流線電壓采樣調理電路連接。

所述的主控系統為JDSPF28335處理器。

所述的直流濾波電路與外部的28V直流電源連接，所述的電平轉換模塊為5V轉3.3/1.9V。

所述的第一隔離電源為6路28V轉+18/－4V隔離電源，所述的第二隔離電源為1路28V轉4組5V的隔離電源。