基于SiC 和Si 器件的燃料电池汽车DC-DC 变换器的性能.PDF

ISSN 1674-8484 汽车安全与节能学报, 第8 卷 第1 期, 2017 年 10/ 13 CN 11-5904/U J Automotive Safety and Energy, Vol. 8 No. 1, 2017 79 — 86 基于SiC和Si器件的燃料电池汽车DC-DC变换器的性能 周晓敏 ，马后成 ，高大威1 1 2 （1. 北京科技大学 机械工程学院，北京 100083 ；2. 清华大学 汽车安全与节能国家重点实验室，北京 100084 ） 摘  要： 为实现燃料电池汽车输出电压、功率的调节与控制，采用了一种交错式双Boost 电路的大 功率直流－直流(DC-DC) 变换器，其中应用了Si 和SiC 功率器件。基于电路损耗计算和效率仿真 手段，对比分析了全SiC [ 金属－氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET) 器件、SiC 二极管]、SiC MOSFET 和Si 二极管的混合器件和全硅Si [ 绝缘栅双极型晶体管(IGBT) 器件、Si 二极管] 的变换 器在电路损耗。结果表明：Si IGBT 的开通和关断损耗约是SiC MOSFET 的3 倍和10 倍，在不同 工况下，全SiC 变换器的转换效率比全Si 变换器高1%~3.1%。因而，SiC 功率器件在大功率DC-DC 变换器的应用中，能够提高功率密度、可靠性和动力系统工作效率。 关键词：燃料电池汽车；直流－直流(DC-DC) 变换器；交错式双Boost 电路；SiC 金属－氧化物半导 体场效应晶体管(MOSFET) ；Si 绝缘栅双极型晶体管(IGBT) ；电路损耗 中图分类号： TM 131.3 文献标识码： A DOI: 10.3969/j .issn.1674-8484.2017.01.010 Performances of DC-DC converter for fuel cell vehicle based on SiC and Si device 1 1 2 ZHOU Xiaomin , MA Houcheng , GAO Dawei (1. School of Mechanical and Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beij ing 100083, China; 2. State Key Laboratory of Automotive Safety and Energy, Tsinghua University, Beij ing 100084, China) Abstract: The performances in circuit loss of an interleaved dual Boost high power derect-curent to derect- curent (DC-DC) converters were analyzed by using Si devices or/and SiC devices in a fuel cell vehicle to regulate and control the output voltage and output power. The circuit losses and efficiency in the whole SiC devices (i.e. SiC Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor