《表2 半导体材料器件参数对比》

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《变电站直流电源系统现状与展望》

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目前充电模块所使用的开关器件主要有IGBT和MOSFET，IGBT因存在较大的拖尾电流而适合ZCS方案，MOSFET因较大的容性开通损耗而适合ZVS方案。因此移相控制ZVS型PWM DC-DC变换器一般使用MOSFET器件；ZCS型使用IGBT器件；ZVZCS型可超前桥臂使用MOSFET，滞后桥臂使用IGBT达到最佳效率；全桥LLC谐振变换器一般采用MOSFET器件。DC-DC变换器的损耗主要在于开关管开关和通态损耗，反并联二极管和副边整流二极管损耗以及磁性元件的损耗。半导体器件发展至今已经到达第三代的SiC和GaN器件，其参数对比如表2所示[2]。更大的禁带宽度意味着更高的耐压与耐温，更高的电子迁移率可以实现更高的开关频率和更低的导通电阻，更高的热导率带来更好的散热效果，更高的击穿场强可达到更高的耐压水平。因此第三代的SiC和GaN器件相比于传统的Si器件，耐压更高，开关速度更快，导通损耗更小，散热性能更好，而且体积更小，硬度更高，抗辐射能力更强。将SiC和GaN器件应用于变电站直流系统，开发基于新一代器件的充电模块，能够进一步实现更高频化、更高效率和功率密度以及更高功率等级。