[發明專利]一種基于分立式碳化硅功率器件的電機控制器

在審

• 申請號: 202010721569.2
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN111865106A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 王振民;周豪;張芩;吳祥淼
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02M7/00
• 分類號: H02M7/00;H02M7/5387;H02M1/32;H02M1/08;H01L29/16;H01L23/367;H02P27/06;H05K7/20
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 霍健蘭;梁瑩

1.一種基于分立式碳化硅功率器件的電機控制器，其特征在于：包括功率電路、數字控制電路和SiC驅動電路；所述功率電路包括相連接的直流母線電容、三相全橋逆變模塊和散熱裝置；其中，直流母線電容與直流電源連接，三相全橋逆變模塊設置在散熱裝置上，并與電機連接；

所述數字控制電路包括核心控制模塊、用于供電的供電模塊、旋轉變壓器解碼模塊和數字化人機交互模塊；所述旋轉變壓器解碼模塊和數字化人機交互模塊分別與核心控制模塊連接；旋轉變壓器解碼模塊還與電機連接；所述核心控制模塊通過SiC驅動電路與三相全橋逆變模塊連接；

所述三相全橋逆變電路由三組半橋拓撲結構組成；每組半橋拓撲結構的兩個橋臂分別包括至少兩個相互并聯的SiC MOSFET管；各個橋臂的SiC MOSFET管數量相同；

所述散熱裝置設置在功率板上；各個SiC MOSFET管分別設置在散熱裝置上；所述直流母線電容包括由若干相互并聯的薄膜電容器；所有薄膜電容器均勻布設在功率板遠離散熱裝置的一面上；各個SiC MOSFET管分別與距離最近的薄膜電容器連接。

2.根據權利要求1所述的基于分立式碳化硅功率器件的電機控制器，其特征在于：所述SiC驅動電路為六組；每組SiC驅動電路均包括SiC驅動核和并聯驅動模塊；所述核心控制模塊分別與各組SiC驅動電路的SiC驅動核和并聯驅動模塊依次連接；各組SiC驅動電路的并聯驅動模塊分別包括與各個橋臂的SiC MOSFET管數量相同的驅動支路；各個驅動支路并聯，并分別SiC MOSFET管一對一連接。

3.根據權利要求2所述的基于分立式碳化硅功率器件的電機控制器，其特征在于：各個驅動支路均包括開通驅動電阻、關斷驅動電阻和驅動電容；SiC驅動核的開通驅動引腳VO-on通過開通驅動電阻與SiC MOSFET管的柵極連接；關斷驅動引腳VO-off通過關斷驅動電阻與SiC MOSFET管的柵極連接；SiC MOSFET管的源極通過驅動電容與SiC MOSFET管的柵極連接。

4.根據權利要求2所述的基于分立式碳化硅功率器件的電機控制器，其特征在于：SiC驅動核的短路保護引腳SC通過快恢復二極管D1與SiC MOSFET管的漏極連接。

5.根據權利要求2所述的基于分立式碳化硅功率器件的電機控制器，其特征在于：所述散熱裝置為三個；三組半橋拓撲結構分別一對一地設置在三個散熱裝置上形成三個半橋組件；半橋拓撲結構中，一個橋臂的所有SiC MOSFET管均布設在散熱裝置的一個側面上，另一個橋臂的所有SiC MOSFET管均布設在散熱裝置的另一個側面上。

6.根據權利要求5所述的基于分立式碳化硅功率器件的電機控制器，其特征在于：六個并聯驅動模塊分別形成六個驅動板；各個SiC驅動核分別設置在驅動板上；六個驅動板分別位于三個半橋組件的兩側。

7.根據權利要求1至6中任一項所述的基于分立式碳化硅功率器件的電機控制器，其特征在于：所述數字控制電路還包括模擬量采樣反饋模塊；所述模擬量采樣反饋模塊與核心控制模塊連接。

8.根據權利要求7所述的基于分立式碳化硅功率器件的電機控制器，其特征在于：所述模擬量采樣反饋模塊包括相電流采樣電路、母線電壓采樣電路、溫度采樣電路；相電流采樣電路一端與安裝在三相全橋逆變模塊輸出母排上的霍爾電流傳感器相連，另一端與所述核心控制模塊連接；母線電壓采樣電路一端與母線電壓串聯分壓采樣電阻相連，另一端與所述核心控制模塊相連；溫度采樣電路一端與安裝在散熱裝置上的采樣電阻相連，另一端與所述核心控制模塊相連。

9.根據權利要求1至6中任一項所述的基于分立式碳化硅功率器件的電機控制器，其特征在于：所述旋轉變壓器解碼模塊包括解碼芯片核心電路、正弦激勵緩沖放大電路和差分輸入偏置電路。

10.根據權利要求9所述的基于分立式碳化硅功率器件的電機控制器，其特征在于：所述差分輸入偏置電路一端與電機的旋轉變壓器輸出端相連，另一端與解碼芯片核心電路相連；所述正弦激勵緩沖放大電路一端與解碼芯片核心電路的正弦波激勵引腳相連，另一端與旋轉變壓器輸入端相連；所述解碼芯片核心電路還與所述核心控制模塊的并行接口相連。