
“10 kV系统应该选几千伏的SiC?”这个问题无法用一个固定倍数回答。SST前级可以是级联H桥、多电平或使用更高耐压器件的少单元架构。器件看到的电压取决于单元怎样分压,而不是站在系统门口看电网名牌。

| 工作表项目 | 需要确认的内容 |
|---|---|
| 拓扑 | 二电平、三电平、级联H桥、MMC或其他模块化结构 |
| 单元直流电压 | 正常值、控制上限、不均压及调制所需余量 |
| 异常分压 | 旁路一个单元后,剩余单元的电压如何变化 |
| 开关过压 | 母排、漏感、吸收、驱动速度与测量最大值 |
| 器件边界 | 额定耐压、短路、栅压、宇宙射线及长期可靠性要求 |
减少串联单元可以减少驱动、辅助电源、采样和通信数量,但高压SiC器件的供货、封装、驱动、损耗、绝缘和成本也会变化。拓扑级数与器件电压等级应该做联合优化,不是购买部门单独选一个数字。
同一台SST中,电网接口级与隔离DC/DC的开关频率、软开关条件、电流应力和故障方式都可能不同。用一颗器件“统一全机”会简化BOM,也可能牺牲某一级的效率或成本。
询型时请提供单元级原理图与电压电流应力,而不是只提供电网等级。芯火元可在已知单元边界后,协助对比SiC MOSFET、功率模块与隔离驱动器件。
平均分压只是起点。单元参数偏差、控制延迟、预充过程、旁路切换和故障关断都可能造成暂态不均压。为每个功率单元填写正常电压、最坏暂态、测量误差和设计裕量,比简单用母线电压除以单元数更可靠。
器件耐压提高后,导通电阻、开关特性、封装和成本也会变化,所以并非电压等级越高越省心。若采用串联器件,还要评估静态与动态均压;若增加级联单元,则会增加驱动电源、采样、通信和旁路数量。最终选择应同时满足半导体应力、绝缘距离、控制复杂度与可维护性。
资料参考:ETH Zurich:10 kV SiC-Based Medium-Voltage SST Concepts。