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提出了一种基于SiC MOSFET双向导电特性的子模块器件结温均衡方法。团队借鉴Si子模块器件损耗分析方法，建立了SiC子模块损耗分析模型。在此基础上，根据SiC MOSFET沟道是否双向导电，将SiC MOSFET分为单极工作和双极工作两种模式，并对比了两种模式的器件损耗分布情况。进一步地，引入可自适应调节的阈值参数控制两种模式的自主切换，从而实现器件损耗的均衡。

提出了一种基于SiC MOSFET双向导电特性的子模块器件结温均衡方法。团队借鉴Si子模块器件损耗分析方法，建立了SiC子模块损耗分析模型。在此基础上，根据SiC MOSFET沟道是否双向导电，将SiC MOSFET分为单极工作和双极工作两种模式，并对比了两种模式的器件损耗分布情况。进一步地，引入可自适应调节的阈值参数控制两种模式的自主切换，从而实现器件损耗的均衡。

基于模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converter, MMC）的柔性直流输配电技术具有控制灵活、动态响应快、弱网连接能力强、便于多端运行等显著优势，已成为直流输配电领域的优选方案，是我国可再生能源大规模开发利用的重要手段。未来随着可再生能源开发利用逐步深入，海上光伏、海上风电等特定场合的对换流阀的体积与重量要求较为苛刻，需要MMC实现轻型化。然而，传统MMC普遍采用硅绝缘栅双极型晶体管（Silicon Insulated Gate Bipolar Transistor, Si IGBT）作为功率器件，受制于Si材料的物理极限，Si IGBT性能已接近理论上限，使得MMC子模块数目无法降低、开关频率难以提升，制约了装置体积、重量的缩减。

近年来，以碳化硅（Silicon Carbide, SiC）为代表的宽禁带半导体器件发展迅猛，其中碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管（Silicon Carbide Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, SiC MOSFET）相比于Si IGBT阻断电压更高、开关速度更快、开关损耗更小。将MMC中的Si IGBT替换为SiC MOSFET，有利于MMC缩减装置体积、提高控制带宽、优化传输效率。

SiC器件在中高压大功器变换器中的大规模应用是大势所趋。基于MMC的柔性直流输配电技术是直流输配电领域的优选方案，也是我国可再生能源大规模开发利用的重要手段，SiC器件的应用符合MMC轻型化、高效率的发展需求，具有广阔的市场前景。

本团队全面解析了SiC器件的应用给MMC的运行、维护所带来的问题并提出了对应的解决方案，其中所提出的装置方案具有完全的自主产权，同时较美国能源部方案效率更高、成本更低，具有充分的竞争力。

本项成果由华中科技大学“高压大功率特种电源”团队开发，团队含国家青年拔尖人才1名、国家海外优青人才2名，累计出站博士后1人，培养博士研究生13人，硕士研究生40余人。

本团队聚焦SiC MOSFET在MMC中的应用的机遇与挑战，首先基于基础的半桥MMC结构，将Si IGBT直接替换为SiC MOSFET，针对SiC MMC存在的器件结温不均问题和电磁干扰加剧问题分别提出了对应的优化调制方法。另一方面，针对全SiC MMC成本高、导通损耗大的问题，本团队提出Si/SiC器件混合型子模块和Si/SiC子模块混合型换流器，以进一步优化装置的效率及经济性。针对SiC器件高阻断电压、高开关速度的特性导致MMC电磁干扰增加的问题，提出了多种适用于SiC MMC的共模电压抑制方法。团队建立了MMC共模电压分析模型，并分析了SiC器件的应用对MMC共模电压特性的影响。在此基础上，揭示了基于最近零共模电压矢量的共模电压抑制方法的实现原理，并分析了其劣化输出电能质量的缺陷。进一步地，基于开关矢量分析法，提出了多种改进型的共模电压抑制方法，可在实现零共模电压调制的同时抑制电容电压波动并提高输出电能质量。针对全SiC子模块成本高、导通损耗大的问题，提出了多种Si/SiC器件混合型子模块方案（包含全桥子模块方案、投切电容型子模块（CS-SFB）方案）。通过优化子模块调制方法，使SiC半桥高频工作、Si半桥低频工作，实现了器件的优势互补。针对由全SiC子模块组成的单一器件型MMC成本高、导通损耗大的问题，提出了Si/SiC子模块混合型MMC换流器方案。团队分析了全SiC MMC随着增压扩容成本、损耗持续增高的缺陷。然后，通过改变单一器件MMC各子模块结构相同、功能一致的架构特性，将少量SiC塑形子模块和多个Si承压子模块串接，构成了Si/SiC子模块混合型MMC。在此基础上，优化了换流器调制方法，在实现子模块电容电压均衡的同时使SiC子模块高频运行、Si子模块低频运行，提升了器件的利用效率。

本专利成果采用技术转让，技术入股，技术合作等成果转化方式，希望进一步实现该专利的有益效果，有兴趣皆可面议。