文章来源：电气技术与经济
作者：徐效成方俊王毅（徐州工业职业技术学院汽车工程学院）
摘要：在微电网电力电子变换器追求率效率与小型化的发展趋势下，碳化硅（ＳiＣ）ＭＯSFET有着内阻小、开关损耗小及开关速度高、耐压高、热特性好、可靠性与稳定性高等优势，可以使微电网的电力电子变换器实现高效率，体积小型化等目标。本文详细分析了电力电子变换器开关器件测试方法双脉冲测试法的测试原理及关键要点。使用了国外某公司的ＬＴＳＰＩＣＥ电子仿真软件构建了双脉冲虚拟测试平台，运行的仿真结果表明，所设计的双脉冲软件仿真测试系统可以完成对ＳiＣMOSFET各电气参数的测试与验证，各项特性仿真结果与数据手册基本保持一致，证明了该软件测试平台的准确性，为工程师在ＳiＣMOSFET的选型与测试的时，提供了快速与低成本的解决方案。
引言
基于太阳能、风能等新能源的微电网是实现高效、经济安全供电的重要途径。高可靠性电力电子功率变换器则是微电网系统的核心基础部件。而在电力电子功率变换器中，开关器件的性能很大程度上决定了变换器的效率等性能指标，关系到整个微电网系统的稳定性以及使用寿命。相较于传统开关器件MOS－FET与IGBT，ＳiＣMOSFET具有以下优点：
（１）导通电阻随温度变化率较小，高温情况下导通阻抗很低，能在恶劣的环境下很好的工作。
（２）随着门极电压的升高，导通电阻越小，表现更接近于压控电阻。
（３）开通需要门极电荷较小，总体驱动功率较低，其体二极管正向电压降较高，但反向恢复性很好，可以降低开通损耗。
（４）具有更小的结电容，关断速度较快，关断损耗更小。
（５）开关损耗小，可以进行高频开关动作，使得滤波器等无源器件小型化，提高功率密度。
凭借着上述优异的特性，ＳiＣMOSFET正在逐步取代MOSFET与IGBT，成为开关器件首选，大大提高了电力系统电力电子变换器的效率和可靠性，降低了能源消耗与环境污染。
因此对ＳiＣMOSFET的动态特性分析有着重要的意义。而双脉冲实验是比较常规的测试ＳiＣMOSFET性能的实验，主要的测试目的是：
１、获取MOSFET在开关过程的主要动态参数和损耗；
２、观察IGBT的动态性能，例如二极管的反向恢复电流是否有震荡、关断时的电压尖峰是否合适等；
３、获取IGBT与反向二极管在开关过程中的di／dt以及由杂散电感造成的du/dt，评估驱动电路中Rgon及Rgoff是否合适，是否需要配置吸收电路；还可以进一步测试驱动电路对MOSFET的短路保护、过流保护等指标。
双脉冲测试系统主要包括高压直流电源、负载电感、数字示波器，高压差分电压探头，普通探头、罗氏线圈电流探头、可编程信号发生器、有光纤接口的接口板。从系统构成可以看出，ＳiＣMOSFET双脉冲测试系统成本较高、灵活性不足，不利于开关器件的评估，为了解决这一问题，本文基于国外某公司的ＬＩＳＰＩＣＥ电子仿真软件搭建虚拟测试平台，以ROHM公司SCT2080KE碳化硅MOSFET为例，在虚拟测试平台上完成了对其各项性能测试与评估，仿真结果与数据手册基本一致。从而验证了该方案的准确性。
１、双脉冲实验原理
２、LTSPICE软件及测试平台构件
２.1、LTSPICE软件介绍
2.2、双脉冲测试平台构建
3、仿真及结果分析
基于前文搭建的仿真测试模型，完成对SCT2080KE各项性能的估计，使用软件数据后处理功能计算与测量关断延迟时间、下降时间、开通损耗、关断损耗、反向恢复时间这几项开关器件关鍵参数，如图７--图11所示。
得到实验数据后，与ＲＯＨＭ公司提供的数据手册上的各项数据进行比较。如表所示，从表中可以看出，各项数据与数据手册基本一致，误差较小，小于１５％工程要求范围内。
4、结束语
本文首先说明了ＳiＣMOSFET在电力电子变换器中应用的优越性、双脉冲测试实验、及目前实物硬件测试平台的局限性，针对目前硬件实物测试平台存在的问题，以某公司SCT2080KE为例，基于LTSPICE仿真软件设计了ＳiＣMOSFET双脉冲测试平台，完成对ＳiＣMOSFET相关电气特性的评估，通过仿真对比可知，各项仿真结果与数据手册基本保持一致，证明了该软件测试平台的准确性与设计的有效性，同时大大降低了测试成本。本文提出的方案解决了传统实验中因硬件设备条件、使用时间所受的限制，为下一步实物硬件平台的构建打下了坚实的理论基础。
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