[發(fā)明專利]用于控制功率轉(zhuǎn)換器的開關(guān)器件的驅(qū)動的設(shè)備和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010121276.0
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN112104204A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭岡鎬;張智雄;申相哲
• 申請（專利權(quán)）人: 現(xiàn)代自動車株式會社;起亞自動車株式會社
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 瞿藝

提供了一種用于控制功率轉(zhuǎn)換器的開關(guān)器件的驅(qū)動的設(shè)備和方法。所述設(shè)備包括：柵極驅(qū)動器，其被配置為基于開關(guān)器件的一次導(dǎo)通向柵極端子施加第一驅(qū)動電壓和第二驅(qū)動電壓，其中，第一驅(qū)動電壓和第二驅(qū)動電壓具有不同的值；導(dǎo)通開關(guān)器件；以及控制器，其被配置為控制柵極驅(qū)動器，使得在第一驅(qū)動電壓施加到柵極端子之后，所述柵極驅(qū)動器將第二驅(qū)動電壓施加到柵極端子。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及一種用于控制功率轉(zhuǎn)換器的開關(guān)器件的驅(qū)動的設(shè)備和方法。

背景技術(shù)

本部分中的陳述僅提供與本公開相關(guān)的背景信息，不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

通常，在采用電動馬達作為驅(qū)動源的車輛中，設(shè)置逆變器來產(chǎn)生要提供給電動馬達的交流(AC)電力。逆變器包括控制從馬達電源施加的電流的功率模塊，并且功率模塊由諸如絕緣柵雙極晶體管(IGBT)等開關(guān)器件構(gòu)成。

開關(guān)器件由施加到其柵極端子的電壓驅(qū)動，使得電流可以在開關(guān)器件的集電極端子和發(fā)射極端子之間流動。

當(dāng)施加到柵極端子的電壓電平較低時，即使在功率模塊中產(chǎn)生短路，由于開關(guān)器件的物理特性，開關(guān)器件中飽和的電流量也會減少。隨著開關(guān)器件中飽和的電流Isc的量減少，開關(guān)器件在預(yù)定時間段內(nèi)可容忍的飽和電流能量Isc×?xí)r間減少，從而可以防止開關(guān)器件損壞。飽和電流能量是指在開關(guān)器件的導(dǎo)通時間內(nèi)，通過在開關(guān)器件的集電極端子和發(fā)射極端子之間飽和的電流作用在開關(guān)器件內(nèi)部的能量。

然而，降低柵極電壓阻礙了開關(guān)器件的有效驅(qū)動。這是因為當(dāng)電流在開關(guān)器件中流動時，較低的柵極電壓增加了開關(guān)器件的集電極端子和發(fā)射極端子之間的電壓降，從而導(dǎo)致較大的傳導(dǎo)損耗，并進而降低逆變器的效率，導(dǎo)致對車輛燃料效率的負面影響。

發(fā)明內(nèi)容

本公開提供了一種用于控制功率轉(zhuǎn)換器的開關(guān)器件的驅(qū)動的設(shè)備和方法，其中，開關(guān)器件的柵極端子的驅(qū)動電壓提供給柵極端子，同時被雙重化為兩個電平，使得當(dāng)功率模塊中產(chǎn)生短路時，可以防止開關(guān)器件由于其集電極端子和發(fā)射極端子之間的電流飽和而損壞。

在一個方面，本公開提供了一種用于控制功率轉(zhuǎn)換器的開關(guān)器件的驅(qū)動的設(shè)備，所述開關(guān)器件由施加到其柵極端子的電壓導(dǎo)通，所述設(shè)備包括：柵極驅(qū)動器，用于基于開關(guān)器件的一次導(dǎo)通，向柵極端子施加具有不同電平的第一驅(qū)動電壓和第二驅(qū)動電壓，以導(dǎo)通開關(guān)器件；以及控制器，用于控制柵極驅(qū)動器的操作，使得在向柵極端子施加第一驅(qū)動電壓之后，柵極驅(qū)動器向柵極端子施加第二驅(qū)動電壓。

在本公開的一些形式中，該設(shè)備可以具有以下特征。具體地，第二驅(qū)動電壓可以比第一驅(qū)動電壓高預(yù)定電平或更高。在開關(guān)器件被第一驅(qū)動電壓導(dǎo)通的情況下，第二驅(qū)動電壓可以輸入到開關(guān)器件的柵極端子。

在本公開的一些形式中，柵極驅(qū)動器可以包括連接在第一柵極電源和柵極端子之間的第一開關(guān)，以及連接在第二柵極電源和柵極端子之間的第二開關(guān)，第一開關(guān)在導(dǎo)通時將第一驅(qū)動電壓施加到柵極端子，第二開關(guān)在導(dǎo)通時將第二驅(qū)動電壓施加到柵極端子。

在本公開的一些形式中，控制器可以在導(dǎo)通第一開關(guān)之后的預(yù)定延遲時間導(dǎo)通第二開關(guān)。另外，當(dāng)開關(guān)器件導(dǎo)通時，施加在開關(guān)器件的柵極端子和其發(fā)射極端子之間的電壓可以在延遲時間內(nèi)保持在第一驅(qū)動電壓，然后上升到第二驅(qū)動電壓。

在另一方面，本公開提供了一種控制功率轉(zhuǎn)換器的開關(guān)器件的驅(qū)動的方法，該開關(guān)器件通過施加到其柵極端子的電壓來導(dǎo)通，該方法包括在開關(guān)器件導(dǎo)通的情況下，通過柵極驅(qū)動器將第一驅(qū)動電壓施加到柵極端子，以導(dǎo)通該開關(guān)器件，并且通過柵極驅(qū)動器向柵極端子施加具有的電平與第一驅(qū)動電壓的電平不同的第二驅(qū)動電壓，以將柵極端子處的電壓改變?yōu)榈诙?qū)動電壓。