[發(fā)明專利]用于降低開關(guān)損耗的截止期間的IGBT柵極驅(qū)動(dòng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710253802.7
• 申請(qǐng)日: 2017-04-18
• 公開（公告）號(hào): CN107306077B
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐竹嫻;陳清麒;陸熙;鄒軻
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福特全球技術(shù)公司
• 主分類號(hào): H02M1/088
• 分類號(hào): H02M1/088;H02M3/158;H02M7/5387;H02P27/08;B60L15/24
• 代理公司: 北京銘碩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11286
• 代理人: 王秀君;魯恭誠(chéng)

本公開涉及用于降低開關(guān)損耗的截止期間的IGBT柵極驅(qū)動(dòng)。一種車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)包括IGBT和柵極驅(qū)動(dòng)器。IGBT被配置為給電機(jī)通電。柵極驅(qū)動(dòng)器被配置為：當(dāng)IGBT操作在飽和模式下時(shí)，將小于閾值電壓的截止電壓施加到IGBT的柵極，并且響應(yīng)于從自飽和模式到線性模式的轉(zhuǎn)換開始的延遲的到期，施加超過(guò)所述截止電壓的電壓脈沖，以減小來(lái)自電機(jī)的反激。柵極驅(qū)動(dòng)器可被配置為：響應(yīng)于從自飽和模式到線性模式的轉(zhuǎn)換開始的延遲的到期，施加超過(guò)所述截止電壓且低于閾值電壓的電壓脈沖，以減小來(lái)自電機(jī)的反激。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)總體上涉及用于降低開關(guān)損耗的在器件截止期間混合動(dòng)力電動(dòng)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中的IGBT柵極上的電壓的控制和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

電氣化車輛(包括混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(HEV)和電池電動(dòng)車輛(BEV)) 依靠牽引電池向用于推進(jìn)的牽引馬達(dá)提供電力，并且依靠牽引電池和牽引馬達(dá)之間的電力逆變器將直流(DC)電力轉(zhuǎn)換為交流(AC)電力。典型的AC 牽引馬達(dá)是由3個(gè)正弦信號(hào)提供電力的3相馬達(dá)，所述3個(gè)正弦信號(hào)中的每個(gè)以120度的相位分離驅(qū)動(dòng)。牽引電池被配置為在特定電壓范圍內(nèi)操作。典型的牽引電池的端電壓超過(guò)100伏特DC，并且可選地，牽引電池被稱作高電壓電池。然而，電機(jī)的改善的性能可通過(guò)在不同的電壓范圍內(nèi)進(jìn)行操作來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述電壓范圍通常高于牽引電池的電壓。

很多電氣化車輛包括DC-DC轉(zhuǎn)換器(還被稱作可變電壓轉(zhuǎn)換器(VVC))，以將牽引電池的電壓轉(zhuǎn)換為電機(jī)的操作電壓水平。電機(jī)(可包括牽引馬達(dá)) 可能需要高電壓和高電流。由于電壓需求、電流需求和開關(guān)需求，絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)通常被用于產(chǎn)生電力逆變器和VVC中的信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容

一種車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)包括IGBT和柵極驅(qū)動(dòng)器。IGBT被配置為給電機(jī)通電。柵極驅(qū)動(dòng)器被配置為：當(dāng)IGBT操作在飽和模式下時(shí)，將小于閾值電壓的截止電壓施加到IGBT的柵極，并且響應(yīng)于從自飽和模式到線性模式的轉(zhuǎn)換開始的延遲的到期，施加超過(guò)所述截止電壓的電壓脈沖，以減小來(lái)自電機(jī)的反激。

一種使電力系統(tǒng)的IGBT截止的方法包括：由柵極驅(qū)動(dòng)器將操作在飽和模式下時(shí)的IGBT的柵極電壓降低至處于低于閾值電壓的水平的截止電壓；響應(yīng)于IGBT從飽和模式轉(zhuǎn)換到線性模式，施加超過(guò)所述截止電壓的電壓脈沖，以降低IGBT的開關(guān)損耗。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述電壓脈沖的最大幅值為IGBT的閾值電壓。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述方法還包括：將所述電壓脈沖的施加延遲預(yù)定量。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述預(yù)定量基于DC總線電壓、柵極電流以及在IGBT的集電極短接到發(fā)射極的情況下在IGBT的柵極和發(fā)射極之間測(cè)量的IGBT的輸入電容。

一種車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)包括IGBT和柵極驅(qū)動(dòng)器。IGBT被配置為給電機(jī)通電。柵極驅(qū)動(dòng)器被配置為：當(dāng)IGBT操作在飽和模式下時(shí)，將截止電壓施加到IGBT的柵極，并且響應(yīng)于自IGBT從飽和模式到線性模式的轉(zhuǎn)換開始的延遲的到期，施加大于所述截止電壓的電壓脈沖，以減小來(lái)自電機(jī)的反激。

根據(jù)本發(fā)明，提供一種車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的DC-DC轉(zhuǎn)換器，所述車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)DC-DC轉(zhuǎn)換器包括：IGBT，被配置為給電感器通電；柵極驅(qū)動(dòng)器，被配置為：當(dāng)IGBT操作在飽和模式下時(shí)，將截止電壓施加到IGBT 的柵極，并且響應(yīng)于自IGBT從飽和模式到線性模式的轉(zhuǎn)換開始的延遲的到期，施加超過(guò)所述截止電壓的電壓脈沖，以減小來(lái)自電感器的反激。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，柵極驅(qū)動(dòng)器還被配置為：以基于IGBT的寄生電感的電壓水平施加電壓脈沖。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，IGBT基于DC總線電壓給電感器通電，并且所述延遲基于DC總線電壓、柵極電流以及在IGBT的集電極短接到發(fā)射極的情況下在IGBT的柵極和發(fā)射極之間測(cè)量的IGBT的輸入電容。