[發明專利]一種IGBT的數字控制方法及系統

無效

• 申請號: 201310593384.8
• 申請日: 2013-11-20
• 公開（公告）號: CN103595228A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 高凡
• 申請（專利權）人: 西安永電電氣有限責任公司
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮

技術領域

本發明涉及一種控制方法，尤其涉及一種IGBT(絕緣柵雙極晶體管)的數字控制方法及系統。

背景技術

IGBT(絕緣柵雙極晶體管)是新型功率器件，它集合了功率MOSFET（金屬-氧化層-半導體-場效晶體管）與雙極型器件的雙重優點，具有輸入阻抗高、電壓控制、輸入驅動功耗低、導通電阻小、控制電路簡單、耐高壓、承受電流容量大、開關速度快等特性，已經在交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域得到了廣泛應用。

隨著IGBT模塊應用的場合越來越廣泛，關于IGBT模塊的控制方法也越來越多。由于IGBT僅工作于導通或截止方式，因此特別適合于數字控制及驅動。在實際應用中，即便是模擬PID(比例、積分、微分控制)閉環，也必須將最終的控制輸出轉換為數字電平。因此，在IGBT的控制中，采用數字控制技術明顯優于模擬控制技術。

對于IGBT來說，如何控制其開關是整個控制系統的核心。目前常用的控制策略是采用電壓模式控制，但由于受到電路中電容或電感寄生電阻變化的影響，使得電壓模式的控制方法對于輸入電壓變化的動態響應較慢，這將導致整個電路控制系統精度較低。同時，IGBT的開關頻率也受到電容的寄生電阻ESR及電感的影響：由于溫度以及制造工藝的不同，導致ESR和等效電感ESL有較大的容差，從而使得IGBT頻率在一個較寬的范圍內變化；而當ESR增大時，IGBT開關頻率也將隨之增大，這樣不僅導致IGBT損耗變大，也降低了系統效率。

鑒于上述原因，需要設計一種IGBT的數字控制方法及系統，利用數字控制器實現IGBT啟動和關斷的智能化，以解決動態響應較慢的問題，提高系統響應速度，同時能進一步提高系統的可靠性和穩定性。

發明內容

本發明提供一種IGBT的數字控制方法，包括以下步驟：

S1、控制器分別獲取滯環電流電路中的電感電流i_L(t)、輸出電流i_o(t)及輸出電壓v_o(t)，并根據輸出電壓預設值Ve，以及所述i_o(t)和v_o(t)，計算輸出電流期望值I_o(t)；

S2、所述控制器設置滯環寬度ΔI=kI_o(t)，其中k為調整因數；

S3、所述控制器將i_L(t)、I_o(t)及ΔI通知驅動裝置，所述驅動裝置根據所述i_L(t)、I_o(t)及ΔI的關系，控制IGBT的導通或截止。

優選的，在所述步驟S3中，驅動裝置分別比較i_L(t)與I_o(t)-0.5ΔI及I_o(t)+0.5ΔI的關系控制IGBT的導通或截止：當i_L(t)≤I_o(t)-0.5ΔI時，IGBT導通；i_L(t)≥I_o(t)+0.5ΔI時，IGBT截止；當I_o(t)-0.5ΔI＜i_L(t)＜I_o(t)+0.5ΔI時，IGBT保持之前的導通或截止狀態。

優選的，所述步驟S2及步驟S3之間還包括：預設輸出電流閾值，控制器實時比較i_o(t)與輸出電流閾值，當所述i_o(t)小于輸出電流閾值時，控制器設置調整因數k≤1。

優選的，所述輸出電流期望值的計算公式為I_o(t)=Ve?i_o(t)/v_o(t)。

本發明還提供一種IGBT的數字控制系統，包括滯環電流電路、控制器及驅動裝置，所述控制器分別連接所述滯環電流電路及驅動裝置，所述驅動裝置連接所述滯環電流電路。所述控制器，用于分別獲取滯環電流電路中的電感電流i_L(t)、輸出電流i_o(t)及輸出電壓v_o(t)，并根據輸出電壓預設值Ve，以及所述i_o(t)和v_o(t)，計算輸出電流期望值I_o(t)，還用于設置滯環寬度ΔI=k?I_o(t)。所述驅動裝置，用于根據所述i_L(t)、I_o(t)及ΔI的關系，控制滯環電流電路中IGBT的導通或截止。