Высокая скорость переключения и повышенные рабочие температуры силовых полупроводников с широкой запрещённой зоной, таких как транзисторы на базе SiC и GaN, открывают возможности для повышения удельной мощности, КПД, частоты вращения электрических машин и создания приводов с высокой степенью интеграции силового преобразователя и электродвигателя. Однако такие характеристики, как высокая скорость переключения и высокая производная напряжения во времени — dv/dt, а также высокая частота переключений, могут вызвать перенапряжения на двигателе, ускоренную деградацию изоляции двигателя и подшипников, а также усиливать электромагнитные помехи.
При высокой производной напряжения на клеммах двигателя и нейтрали статора будет возникать перенапряжение при гораздо более коротких кабелях, чем в электроприводах на базе стандартных кремниевых IGBT, а перенапряжение в основном будет распределено на первых нескольких витках обмоток двигателя. В докладе будет объяснено, как скорость переключения и частота переключения повлияют на изоляцию обмотки (например, через частичный разряд) и подшипник двигателя. Будут приведены результаты экспериментальных исследований электроприводов на базе SiC MOSFET, а также будет предоставлена теория, лежащая в основе экспериментальных исследований, с анализом как во временной, так и в частотной области. Будет представлено несколько потенциальных решений по устранению вышеуказанных негативных побочных эффектов в электроприводах на базе транзисторов с широкой запрещённой зоной, включая пассивные и активные фильтры, формирование коммутируемого напряжения посредством мягкого переключения и управления затвором, альтернативные топологии преобразователей, квазимногоуровневая модуляция и т. д. Будут представлены примеры электроприводов на базе SiC для дальнейшей демонстрации возможностей, проблем и потенциальных решений, упомянутых выше.