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研究生: 陳建伯
Jian-Bo Chen
論文名稱: 碳化矽模組應用於微電網型雙向直流隔離式轉換器之研究
A Study on SiC Module for Bi-directional Isolated DC/DC in Micro-grid System Applications
指導教授: 邱煌仁
Huang-Jen Chiu
謝耀慶
Yao-Ching Hsieh
口試委員: 林景源
Jing-Yuan Lin
林長華
Chang-Hua Lin
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電子工程系
Department of Electronic and Computer Engineering
論文出版年: 2016
畢業學年度: 104
語文別: 中文
論文頁數: 102
中文關鍵詞: 碳化矽雙向串聯諧振轉換器交錯式降/升壓轉換器
外文關鍵詞: Silicon Carbide, Bi-directional, Series Resonant Converter, Interleaved Buck/Boost Converter
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寬能隙元件在近幾年中逐漸發展成熟,其中以碳化矽和氮化鎵材料為主的元件,展現出其較低導通損、低切換損,且因其適合用於高頻操作及高功率的應用,因此在許多方面都比發展已久的矽功率開關還要有更佳的特性,得以使電路能實現更為輕薄。
本論文將碳化矽模組使用在雙向串聯諧振轉換器及雙向交錯式降/升壓轉換器中,以期提高切換頻率,並且降低切換損。且兩級電路均使用同步整流技術,以減小輸出大電流時的導通損耗。論文中針對絕緣閘雙極電晶體與碳化矽元件的差別及碳化矽元件於高功率應用下所出現的問題做出探討。本論文以目標35kW做設計,最終實現一台輸入電壓750V轉350~400V輸出的20kW雙向直流隔離型轉換器,實驗結果經驗證後負載超過10kW時,效率均超過97%,最高可達97.87%。


Wide bandgap components are developed prosperously these years. The material of Silicon Carbide and Gallium Nitride components show their low conduction loss and switching loss in high power and high frequency for power converter applications. Therefore, wide bandgap components are more merit than silicon transistors in many application, which can achieve high power density and high conversion efficiency.
This thesis applies SiC module on bi-directional series resonant converter and bi-directional interleaved buck/boost converter in order to reduce the switching loss at higher switching frequency. Synchronous rectifier is utilized on the converter to minimize the conduction loss result from the high output current. This thesis discusses differences between SiC and IGBT and the problems of the SiC module in high power design. Based on 35-kW design, a 20-kW bi-directional isolated DC/DC converter has been built with input voltage 750V and output voltage range 350~400V. The system efficiency is over 97 % at load condition of 10-kW and maximum power efficiency of 97.87%.

摘 要i Abstractii 誌 謝iii 目 錄v 圖索引viii 表索引xi 第一章 緒論1 1.1研究動機與目的1 1.2內文編排方式3 第二章 微電網及高功率切換元件介紹4 2.1微電網系統介紹4 2.2高功率切換元件介紹及差異6 2.2.1絕緣閘雙極電晶體元件介紹7 2.2.2寬能隙元件-碳化矽介紹10 2.2.3 IGBT與SiC元件差異比較13 第三章 系統架構及轉換器介紹18 3.1全橋串聯諧振轉換器18 3.1.1 RLC串聯諧振電路18 3.1.2全橋串聯諧振轉換器介紹21 3.1.3全橋串聯諧振轉換器動作模式分析24 3.1.4雙向同步整流技術36 3.1.5諧振槽參數分析38 3.2交錯式降/升壓型轉換器42 3.2.1交錯式降/升壓型轉換器動作模式分析43 3.2.2電流漣波抵銷56 第四章 電路參數設計實例58 4.1串聯諧振轉換器功率元件設計58 4.1.1功率元件設計59 4.1.2諧振槽設計59 4.1.3充電模式輸出電容設計61 4.2 交錯式降/升壓轉換器設計63 4.2.1功率元件設計63 4.2.2電感設計64 4.2.3充電模式輸出電容設計65 第五章 碳化矽元件應用設計67 5.1 碳化矽驅動電路設計67 5.2 模組及功率路徑線感造成問題71 5.3 電磁干擾對於高功率之影響與防治75 第六章 實驗數據與結果86 6.1 實測波形86 6.2 實測數據93 第七章 結論與未來展望97 7.1 結論97 7.2 未來展望98 參考文獻99

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無法下載圖示 全文公開日期 2021/07/14 (校內網路)
全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)
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