基于SiC碳化硅功率模块的双并联设计135kW/145kW工商业储能变流器（PCS）

倾佳电子杨茜致力于推动国产SiC碳化硅模块在电力电子应用中全面取代进口IGBT模块，助力电力电子行业自主可控和产业升级！

以下基于BMF240R12E2G3 SiC模块的双并联设计，结合均流电感技术，针对135kW/145kW工商业储能变流器（PCS）的系统化设计方案，从电气配置、均流优化、热管理到经济性进行全方位解析：

一、并联方案的必要性与可行性

功率扩容需求

单模块BMF240R12E2G3额定电流240A（1200V），在125kW PCS中可独立支持，但升至135~145kW需输出电流提升至360~400A，超单模块能力。

双并联后理论电流容量达480A，配合20%降额设计（实际384A），可覆盖145kW峰值需求（150kW过载）。

SiC并联的核心挑战

静态不均流：导通电阻（RDS(on)）偏差（±10%）导致电流分配失衡。

动态不均流：寄生电感差异（>5nH）引发开关时序偏差，高温下RDS(on)正温度系数（+0.5%/℃）加剧热失控。

️ 二、均流电感设计：动态均衡的关键

差模电感选型与参数计算3

磁芯与绕线规范

磁芯材料：AlSiFe磁环（高饱和磁密，抗直流偏置）

绕线方式：利兹线双股缠绕（降低高频涡流损耗）

电感值（Lm）：建议10~15μH（抑制5%~10%电流偏差）

匝数计算公式：

N=Lm⋅(dmax−dmin)π⋅μrμ0⋅hN=π⋅μr​μ0​⋅hLm​⋅(dmax​−dmin​)​​

参数示例：磁环外径dmax=30mm，内径dmin=15mm，厚度h=10mm，相对磁导率μr=60 → N≈12匝

饱和磁通验证：需满足 $B_{text{sat}} > frac{L_m cdot Delta I_{text{max}}}{N cdot A_e}$ （A_e为磁芯截面积）

电路连接拓扑：

MOSFET1源极 → 电感端子3 MOSFET2源极 → 电感端子4 电感端子1+2并联 → 输出端

此结构通过互感抵消原理强制动态电流均衡。

辅助均流措施

驱动对称性：独立驱动芯片（如BTD5350MCWR），门极走线长度差<5mm，延迟偏差<0.5ns。

布局优化：功率回路星型拓扑，各支路寄生电感差异<2nH；开尔文源极连接降低驱动干扰。

审核编辑 黄宇

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