每年，包括工業低電壓電機驅動器、伺服驅動器、熱泵和空調在內的工業電機所消耗的電量占全球總耗電量的 45% 以上。

在驅動器電路中采用碳化硅代替傳統的硅基 IGBT，可使系統設計人員在設計出更小型、更輕量的嵌入式電機驅動系統的同時，達到最嚴格的 IE4 效率標準。本文將介紹如何簡化、加快碳化硅設計流程并降低風險，以及如何在工業電機驅動系統中更輕松地實現 IE4 和 IE5 節能目標。

使用碳化硅設計工業電機驅動器，可簡化、加快設計流程并降低風險，同時輕松達到 IE4 和 IE5 效率標準。

第 1 步：了解

Wolfspeed SpeedFit? 設計仿真工具是一款基于 PLECS 的在線仿真工具，以其簡單易用的界面，為評估碳化硅 MOSFET、二極管和功率模塊提供了便捷高效的解決方案。

圖 1: 用于熱泵應用的 11 kW 電機驅動器所需的參數和 SpeedFit 仿真工具的輸入

此外，為了滿足設計人員在離線環境中進行更深入的系統或電路仿真的需求，還提供了所有器件的 PLECS 和 LTspice 模型。

第 2 步：評估

SpeedVal 套件還支持動態測試，包括雙脈沖和短路測試。這些平臺經過精心設計，具有經優化的測試點，可以確保高保真度的電流和電壓讀數。利用這些讀數，設計人員能夠精準地調整 dV/dt 這一在電機驅動器應用中至關重要的參數，從而確保電機驅動器與現有電機兼容，同時通過調整柵極電阻與柵極電容，調控開關行為。dV/dt 和柵極電阻得到優化后，共同對動力總成的設計產生了顯著的增強作用，并簡化了最后的開發階段。

第 3 步：開發

在最后的開發階段，設計人員運用從學習和評估中獲得的知識，自信地構建出得到優化的碳化硅系統。參考設計對開發階段的工作大有裨益，可提供經過驗證的電源系統原理圖和布局示例。這些設計適用于各種應用，可根據系統的功率水平進行擴展，并可根據成本要求進行調整。

25 kW FM3 三相逆變器參考設計提供了一個支持早期碳化硅設計階段活動的綜合設計包，使工程師能夠通過一個簡單的三相逆變器拓撲結構，開箱即可快速評估其性能。這款逆變器采用單個 Wolfspeed WolfPACK? FM3 功率模塊，峰值效率超過 99.5%，功率密度達到 5.7 kW/L。其配套的綜合設計軟件包提供可定制的固件、隔離 CAN 通信和圖形用戶界面，以及可調整的功率級，共同確保了在不同工作條件下都能實現最大的靈活性。

通過采用適當的支持工具，碳化硅的設計過程可以變得更加簡便高效，從而降低了從硅技術過渡到碳化硅技術在工業電機驅動器領域中的技術門檻和難度。通過一個三階段設計流程，工程師能夠開發出具有顛覆意義的工業電機驅動系統，并達到領先的 IE4 和 IE5 效率標準。還有什么疑問嗎？在 Wolfspeed 功率應用在線討論平臺上與碳化硅應用工程師直接聯系，訪問我們的知識庫，或在社群論壇上提出技術問題，或通過私聊與我們聯系。要開始采用 Wolfspeed 碳化硅的設計，敬請訪問：https://www.wolfspeed.com/tools-and-support  。