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在电力电子系统不断追求高效率、高功率密度的发展趋势下，三相四桥臂拓扑因其出色的三相不平衡抑制能力和灵活的单相供电特性，被广泛应用于储能变流器（PCS）、UPS等高端场景。然而，相比传统的三相三桥臂结构，四桥臂拓扑输出电压电平数由5个降至3个（±Udc, 0），导致负载电流谐波含量显著增加，如图1与图2所示，电流THD从3.23%上升至4.83%。
图1. 三相三桥臂变换器相电压，电流波形，
电流THD=3.23%
图2. 三相四桥臂变换器相电压，电流波形，
电流THD=4.83%
为满足日益严格的电能质量要求，传统方案通常采用多电平或多重化拓扑以降低谐波，但此类方法会显著增加功率器件数量和系统复杂度。在此背景下，引入具备高频开关能力的碳化硅（SiC）MOSFET成为一种更优选择——无需额外增加功率器件，即可通过提升开关频率优化滤波效果，从而有效控制THD。
从导通特性来看，SiC MOSFET展现出明显优势。其输出特性曲线在进入饱和区前呈线性变化，在低电流区域导通压降显著低于IGBT，进而降低导通损耗。此外，SiC MOSFET支持反向导通，可工作于同步整流模式，减少体二极管导通时间，进一步优化系统效率（见图3）。
图3
在开关损耗方面，SiC材料具备更高的电子漂移速度，且无拖尾电流效应，使得其关断损耗远低于IGBT。同时，SiC二极管反向恢复能量极低，大幅降低开通损耗。仿真数据显示，在相同电流条件下，SiC MOSFET的总开关损耗显著优于IGBT，并表现出更低的温度依赖性。
以额定功率125kW的工商业PCS为例，对比两电平SiC MOSFET方案与T-NPC三电平IGBT方案在离网放电工况下的表现：
负载均衡：在THD=3.15%条件下，SiC方案所需滤波电感仅为142μH，而IGBT方案需增至223μH。SiC方案效率达99.03%，比IGBT方案（98.58%）高出约0.5个百分点。同时，功率器件数量减少50%，拓扑结构更为简洁。
负载不平衡（100%单相输出）：SiC方案中各桥臂结温差异较小，最高结温约129.8℃；而IGBT方案第四桥臂横管因导通时间延长，成为热点，最高结温达128.5℃。两种方案在极端工况下的热稳定性接近，但SiC方案仍保持效率与结构优势。
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