在我們的傳統印像中,電機驅動系統往往採用IGBT作為開關元件,而SiC MOSFET作為高速元件往往與太陽能和電動車充電樁等需要高頻變換的應用相關聯。 但在特定的電機應用中,SiC仍然具有不可比擬的優勢,他們是:
1. 低電感電機
低電感電機有許多不同應用,包括大氣隙電機、無槽電機和低洩漏感應電機。 它們也可被用在使用PCB定子而非繞組定子的新電機類型中。 這些電機需要高開關頻率(50-100kHz)來維持所需的漣波電流。 然而,對於50kHz以上的調變頻率使用絕緣柵雙極電晶體(IGBT)無法滿足這些需求,如果是380V系統,矽MOSFET耐壓又不夠,這就為寬禁帶裝置開創了新的機會。
2. 高速電機
由於擁有高基波頻率,這些電機也需要高開關頻率。 它們適用於高功率密度電動車、高極數電機、具有高扭矩密度的高速電機以及兆瓦級高速電機等應用。 同樣,IGBT能夠達到的最高開關頻率受到限制,而透過使用寬禁帶開關裝置可能能夠突破這些限制。 例如燃料電池中的空壓機。 空壓機最高轉速超過15萬rpm,空壓機電機控制器的輸出頻率超過2500Hz,功率元件需要很高的開關頻率(超過50kHz),因此SiC-MOSFET是這類應用的首選元件。
3. 惡劣工況
在電機控制逆變器中使用寬禁帶裝置有兩個引人注目的好處。 第一,它們產生的熱量比矽元件少,降低了散熱需求。 第二,它們能承受更高工作溫度-SiC:600°C,GaN:300°C,而矽晶片能承受的最高工作溫度僅為200°C。 雖然SiC產品目前存在一些與封裝有關的問題,導致它們所適用的工作溫度不能超過200°C,但專注於解決這些問題的研究正在進行中。 因此,寬禁帶裝置更適合可能面臨惡劣工況的電機應用,例如混合動力電動車(HEV)中的整合式電機驅動器、海底和井下應用、太空應用等
傳統的電機驅動中,往往使用IGBT作為開關元件。 那麼,SiC MOSFET相對於Si IGBT有哪些優勢,使得它更適合電機驅動應用?