随着社会科技的发展,人们对能源的需求与日俱增,传统化石能源资源有限,必然会面临枯竭。因此,以太阳能光伏为代表的可再生新能源在世界范围内受到了广泛的关注。并网逆变器作为光伏发电系统与电网连接的关键环节,其性能对整个光伏发电系统的性能影响重大。传统的光伏并网逆变器中普遍采用IGBT器件,由于IGBT器件的开关速度受到电流拖尾效应限制,导致器件的开关损耗较大,并且逆变器的开关频率难以提高,限制了光伏逆变器效率和功率密度的进一步提升。与传统硅基器件相比,基于宽禁带半导体材料的碳化硅MOSFET器件的材料绝缘击穿场强更高,在耐压值相同的情况下,器件的导通电阻更低,并且器件结电容、门极电荷量更小,可以达到更快的开关。在光伏并网逆变器中使用SiC MOSFET代替IGBT有利于提高光伏逆变器的效率、功率密度以及可靠性。本文以研制基于SiC MOSFET的三相光伏并网逆变器为目的,对提高三相光伏逆变器的效率和功率密度具有一定理论意义和工程实用价值。与Si IGBT相比,SiC MOSFET最大的特点是开关速度快,对电路寄生参数更加敏感。在基于SiC MOSFET的光伏逆变器中,由电路寄生参数引起的开关振荡、器件误触发等问题更加严重。同时,由于器件开关速度快,SiC MOSFET对驱动电路也有特殊要求。本文通过分析SiC MOSFET的静态特性、动态特性,总结了SiC MOSFET对驱动电路的要求。然后利用Cree公司提供的SiC MOSFET寄生参数模型,在LTSpice软件中搭建双脉冲测试仿真电路,结合仿真对SiC MOSFET开关振荡问题、误触发问题、驱动振荡问题进行了分析。通常基于Si IGBT的光伏逆变器开关频率为10~20kHz,本文设计了应用于10kW SiC MOSFET三相光伏并网逆变器的硬件电路,逆变器开关频率设计在40kHz,有利于减小滤波器体积,提高逆变器功率密度。针对减小主功率电路和驱动电路的杂散电感,本文对逆变器主功率电路和SiC MOSFET驱动电路的电路设计、硬件布局以及PCB设计做了优化。由于SiC MOSFET的开关速度更快,逆变器中的电磁干扰问题相比于Si IGBT逆变器更加严重,在控制电路设计时考虑了适当抗干扰措施,以提高电路可靠性。光伏并网逆变器中并网控制算法通常由数字信号处理器DSP实现,随着逆变器开关频率提升,对DSP的计算能力要求也更高。本文设计中采用TI公司推出的TMS320F28377S作为逆变器控制计算核心。在软件程序中,采用TMS320F28377S DSP的CLA协处理器完成并网控制算法,主CPU完成逻辑控制、通信功能。CLA和主CPU并行运行,进一步提高了逆变器的计算处理性能。此外,在进行逆变器并网实验调试时,系统电磁干扰问题更加严重并且DSP仿真器对电路干扰十分敏感,导致经常出现仿真器断线的情况。因此在设计中开发了配套的上位机调试软件,简化了调试过程。在所研制的SiC MOSFET逆变器样机上进行了相关调试和实验测试,验证了设计的可行性。