[發(fā)明專利]一種SiC MOSFET串聯(lián)電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711429211.7
• 申請(qǐng)日: 2017-12-26
• 公開（公告）號(hào): CN108092493B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 倪喜軍;李先允;韓煥菊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工程學(xué)院
• 主分類號(hào): H02M1/092
• 分類號(hào): H02M1/092
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發(fā)明公開了一種SiC MOSFET串聯(lián)電路，該電路通過使用碳化硅器件直接串聯(lián)，可以實(shí)現(xiàn)至少6kV的高耐壓和開關(guān)頻率幾十kHz的功率器件，不僅提高了器件的運(yùn)行效率和頻率，而且有效的控制了成本；還實(shí)現(xiàn)了完整的器件保護(hù)和啟動(dòng)過程控制，非常適合于高壓、高溫、高功率密度電力電子變換器領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種SiC MOSFET串聯(lián)電路，屬于電力電子的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來(lái)，高壓大功率電力電子在電機(jī)變頻調(diào)速、海上風(fēng)電、軌道交通等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。為克服硅基功率器件開關(guān)頻率低和損耗高等缺點(diǎn)，可以有效降低開關(guān)損耗和提高等效開關(guān)頻率的多電平變流器越來(lái)越多地應(yīng)用于大功率、中高壓領(lǐng)域。雖然多電平變流器具有開關(guān)頻率低，輸出波形質(zhì)量高，系統(tǒng)效率高等優(yōu)點(diǎn)，但多電平變流器由于其使用的開關(guān)器件和儲(chǔ)能器件數(shù)量較多，一方面造成其體積較大，另一方面造成其控制和調(diào)制技術(shù)比較復(fù)雜，同時(shí)系統(tǒng)散熱也相對(duì)困難，不能使用在高功率密度變流器領(lǐng)域。近年來(lái)，隨著技術(shù)的進(jìn)步，開關(guān)頻率幾十甚至上百kHz新型碳化硅器件已出現(xiàn)，但到目前為止，只有1200V和1700V的SiC MOSFET和SiC MOSFET有一些商業(yè)化產(chǎn)品，更高電壓等級(jí)SiC器件還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，還未得到大規(guī)模推廣。此外，目前也有一些SiC器件串聯(lián)方案，但由于采用器件混合模式，不僅增加了驅(qū)動(dòng)的復(fù)雜度，也降低了可靠性；另外的一些串聯(lián)方案，往往采用有損的均壓方式，不利于高頻化。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種SiC MOSFET串聯(lián)電路。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種SiC MOSFET串聯(lián)電路，包括N個(gè)MOSFET管和N個(gè)MOSFET管驅(qū)動(dòng)電路；

N個(gè)MOSFET管依次串聯(lián)構(gòu)成MOSFET串，第i個(gè)MOSFET管的漏極與第i+1個(gè)MOSFET管的源極連接，i為整數(shù)，1≤i≤N-1，第1個(gè)MOSFET管的源極為MOSFET串的源極，第1個(gè)MOSFET管的柵極為MOSFET串的柵極，第N個(gè)MOSFET管的漏極為MOSFET串的漏極；

第1個(gè)MOSFET管驅(qū)動(dòng)電路向第1個(gè)MOSFET管的柵極輸入驅(qū)動(dòng)脈沖P_GM，其余N-1個(gè)MOSFET管驅(qū)動(dòng)電路依次串聯(lián)，第2個(gè)MOSFET管驅(qū)動(dòng)電路的輸入端與第1個(gè)MOSFET管的源極連接，第j個(gè)MOSFET管驅(qū)動(dòng)電路的輸出端還與第j個(gè)MOSFET管的柵極連接，2≤j≤N。

還包括N個(gè)驅(qū)動(dòng)電阻，驅(qū)動(dòng)電阻的兩端分別與MOSFET管驅(qū)動(dòng)電路的輸出端以及該MOSFET管驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)的MOSFET柵極連接。

第2個(gè)至第N個(gè)MOSFET管驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)一致，包括驅(qū)動(dòng)電源、二極管、靜態(tài)均壓電阻和電阻電容串聯(lián)回路，驅(qū)動(dòng)電源的正極與二極管的陽(yáng)極連接，驅(qū)動(dòng)電源的負(fù)極、靜態(tài)均壓電阻的一端以及電阻電容串聯(lián)回路的一端連接成第一節(jié)點(diǎn)，第一節(jié)點(diǎn)為MOSFET管驅(qū)動(dòng)電路的輸入端；二極管的陰極、靜態(tài)均壓電阻的另一端以及電阻電容串聯(lián)回路的另一端連接成第二節(jié)點(diǎn)，第二節(jié)點(diǎn)為MOSFET管驅(qū)動(dòng)電路的輸出端。

第1個(gè)MOSFET管驅(qū)動(dòng)電路為圖騰柱電路。

外部電源連接第1個(gè)隔離DC-DC，第1個(gè)隔離DC-DC的輸出即為第1個(gè)驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)電源，第i個(gè)驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)電源連接第i+1個(gè)隔離DC-DC，第i+1個(gè)隔離DC-DC的輸出即為第i+1個(gè)驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)電源。

第N個(gè)MOSFET管驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與第N個(gè)MOSFET管的漏極之間設(shè)置有電阻電容串聯(lián)回路，電阻電容串聯(lián)回路兩端還并接有靜態(tài)均壓電阻。

N＝6。