[發明專利]一種改善SiC逆變器可靠性的驅動方法與系統

有效

• 申請號: 201910131370.1
• 申請日: 2019-02-22
• 公開（公告）號: CN109861571B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 劉平;蘇杭;姜燕;黃守道
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M1/32;H02M1/08
• 代理公司: 北京旭路知識產權代理有限公司 11567
• 代理人: 瞿衛軍;莫舒穎

1.一種改善SiC逆變器可靠性的驅動方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：獲取每個功率器件的實時結溫T_j,i

計算各個功率器件的實時結溫T_j,i，并保存最大結溫T_max,i，最小結溫T_min,i及平均結溫T_m,i至存儲器中，其中下標i代表SiC逆變器的多個功率器件中的第i個功率器件；

步驟2：低頻判斷

由輸出電流頻率判斷SiC逆變器是否運行于低輸出頻率，如果是，則執行步驟3的結溫平滑控制，否則跳過步驟3執行步驟4的結溫均衡控制；

步驟3：結溫平滑控制

保持功率器件升溫階段的結溫不變，降溫階段通過增加結溫ΔT_ctrl，來降低總結溫波動，以提高功率循環次數N_f，首先根據步驟1中記錄的結溫分別計算出所有功率器件最大結溫的平均值T_max,all與最小結溫的平均值T_min,all：

然后，根據設定的最小功率循環次數N_f,min，通過數值算法計算降溫階段結溫最小值T_f，其滿足公式：

A與α是器件相關常數，由實驗測得，E_a為激活能量常數，取7.8×10⁴J/mol，k_B為玻爾茲曼常量，其值為8.314J/(mol·K)；

最后根據實時結溫T_j,i計算每個功率器件所需溫升：

ΔT_ctrl,i＝T_f-T_j,i

得出每個功率器件的溫升ΔT_ctrl,i后，執行步驟5；

步驟4：結溫均衡控制

通過降低散熱條件最差的功率器件的平均結溫，提高功率循環次數N_f，根據步驟1中保存的每個功率器件的平均結溫T_m,i，計算所有功率器件平均結溫的平均值T_m,all：

以溫度T_m,all作為目標溫度計算每個功率器件所需的溫升ΔT_ctrl,i，

ΔT_ctrl,i＝T_m,all-T_m,i

ΔT_ctrl,i為正值時器件升溫，為負數時器件降溫；

步驟5：計算各功率器件所需的芯片損耗P_s；

步驟6：計算門極電壓V_g和門極電阻R_g；

步驟7：主動驅動電路工作

控制主動驅動電路動作，改變驅動電壓或切換驅動電阻，以改變功率器件的損耗實現結溫控制。

2.根據權利要求1所述的驅動方法，其特征在于，在所述步驟1中，基于結溫檢測電路，再根據熱敏電參數法或熱阻抗網絡法，在DSP控制器中計算各個功率器件的實時結溫T_j,i。

3.根據權利要求1所述的驅動方法，其特征在于，在所述步驟5中，結溫T_j由芯片損耗P_s產生，通過驅動電路改變芯片損耗P_s即可實現對結溫的控制，根據每個功率器件的熱阻參數Z_ja,i，和該器件上一次計算的芯片損耗P_last,i，計算各功率器件所需損耗P_s,i為：P_s,i＝ΔT_ctrl,i/Z_ja,i+P_last,i

各功率器件的熱阻參數Z_ja,i可由實驗或有限元仿真獲得，計算后將此次計算結果保存為P_last,i。