電能質量控制產品的性能指標不僅與控制系統的性能指標及控制算法密不可分，也與電力電子功率器件的性能指標密切相關。電力電子器件性能指標直接影響電能質量控制產品變流器的損耗、功率密度、響應時間、濾波次數、諧波濾除率等指標。一款開關頻率高、損耗低、耐壓高的電力電子器件，對于電能質量控制關鍵產品性能的提升、可靠性的提高至關重要。而SiC 器件的性能指標完全可以滿足此要求。

近日，第九屆國際第三代半導體論壇（IFWS）&第二十屆中國國際半導體照明論壇（SSLCHINA）在廈門國際會議中心召開。期間，“功率模塊與電源應用峰會”上，山東華天科技集團股份有限公司總工程師、山東華天電氣有限公司副董事長遲恩先做了“SiC器件在電能質量控制產品中的應用”的主題報告，分享了基于SiC器件的電能質量控制產品、SiC器件的應用心得及拓展應用。

與硅基半導體相比，第三代半導體具有更大漂移速率、更高熱導率、更高擊穿場強等特點；碳化硅的擊穿場強是硅的10倍、耐高溫能力是硅的2倍、高頻能力是硅的2倍；更適應用于高功率、高頻、高溫、高電壓等惡劣條件的功率半導體器件；可以縮小模塊體積大約50%、大幅降低損耗，從而提高功率密度、降低綜合成本。

報告首先分享了SiC器件在電能質量控制產品輔助電源上的應用。采用Sic器件，可以有效簡化電路拓撲，減少器件數量。如功率電路采用單管反激代替雙管反激電路拓撲，驅動電路無需再區分高邊和低邊電路，大幅減少器件數量，簡化電路拓撲；由于SiC 器件具有更高的電壓等級，因此可有效提升系統安全裕度；由于SiC器件的高速度、低損耗等特性，可使輔助電源效率更高、發熱量更少、體積更小、系統成本更低。

接下來，分享了基于SiC器件的有源電力濾波器、動態電壓恢復器（DVR）和電能質量優化與儲能一體化裝置三款產品。有源電力濾波器是電能質量控制的關鍵產品，集諧波治理、無功補償、三相不平衡校正于一體。采用SiC器件后，其諧波濾除率、諧波濾除次數、整機損耗、輸出紋波、功率密度等各項指標顯著提高，相比IGBT版本的產品，體積減少34.8%，率密度提高50%，下圖是基于IGBT和基于SiC器件的有源電力濾波器關鍵指標對比；動態電壓恢復器（DVR）是電壓閃變治理的關鍵產品，該產品采用全控型電力電子器件，當系統電壓發生暫降或者暫升時，DVR快速把超級電容存儲的電能逆變成交流電給設備供電，保證設備的連續運行，不造成生產中斷，保障設備安全運行。基于SiC器件與基于IGBT的DVR相比，具有更高的響應速度、更低的損耗，其最快響應時間可達1mS，可顯著降低電壓閃變對負載的影響。

第三款產品為電能質量優化與儲能一體化裝置，該產品將電能質量優化與儲能相結合， 既能阻擋外網污染，又能防止負載污染電網，并兼顧儲能，提高新能源發電消納能力，該產品采用諧振抑制專利技術，可有效抑制光伏逆變器大量接入導致的諧振現象。采用SiC器件后，除可顯著提高產品的響應速度、降低損耗、提高功率密度等優點外，由于充分發揮了SiC器件的高速特性，進一步提高了產品的諧振抑制能力，為高比例新能源電力系統安全穩定運行保駕護航。

SiC器件具有高開關頻率、高耐壓、耐高溫、低損耗等諸多優勢，但在SiC器件應用方面，仍然面臨諸多挑戰：如何避免米勒電容引起的寄生導通效應；如何進一步提高開關頻率，降低開關與導通損耗；如何準確的測量柵源電壓驅動波形；如何可靠的保護等等。

報告對這些問題進行了剖析，并提出來相應的解決方案，報告特別強調，SiC器件的應用，驅動設計十分重要，尤其應注意合理布線。報告最后對SiC的應用進行了展望，除以上三款產品外，公司也在試驗電源、新能源汽車逆變器進行了SiC器件應用的探索。報告指出，預計在未來幾年，隨著技術的進步和成本的降低，SIC的市場份額和應用范圍都將大幅度擴展。

審核編輯：劉清