寄生电感平衡结构SiC APF

关断过压降26.4%

针对三电平T型APF中并联SiC MOSFET的关断电压过冲与开通电流不均问题，提出一种寄生电感最小化且均衡的PCB结构，使并联分立器件实现接近理想的动态均压与均流。

Hu, Tan · Yaqi, Zhu · Weiming, Tian · Jiaqi, Zhao · Xiaofeng, Wang · 杨奇 · 张之梁 · Chen, Qianghong · 任小永

IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics 2025

参数信息

关断瞬态电压过冲

780 V

开通瞬态电流不均衡度

3.7 %

功率密度

4.27 kW/L

满载效率

98.16 %

功率器件成本降低

10.4 %

技术优势

关断过压降了26.4%

通过最小化寄生电感，使关断瞬态电压过冲从1.06 kV降至780 V，应力显著降低。

均流偏差缩到3.7%

均衡的寄生电感使开通瞬态电流不均衡度从82.4%大幅降至3.7%，并联器件工作更一致。

功率密度到4.27 kW/L

优化选型与结构使整机功率密度达4.27 kW/L，同时保持98.16%满载效率。

器件成本省10.4%

方案在满足体积、损耗和成本约束下，功率器件成本降低10.4%。

应用场景

• 电能质量治理：用于治理电网谐波，替代传统无源滤波器，响应更快、体积更小。
• SiC功率模块并联：给出并联分立SiC MOSFET的PCB布局规则，可直接套用到其他变换器设计。
• 有源电力滤波器：作为有源电力滤波器主电路，实现高功率密度和高效率的谐波补偿。