[發明專利]一種適用于MOSFET器件的仿真模型裝置

在審

• 申請號: 202110069292.4
• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112906327A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 劉海濤;吳鳴;張海;熊雄;孫麗敬;李蕊;徐旖旎;邵瑤
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國家電網有限公司;國網山東省電力公司聊城供電公司
• 主分類號: G06F30/33
• 分類號: G06F30/33
• 代理公司: 北京工信聯合知識產權代理有限公司 11266
• 代理人: 夏德政

本發明公開了一種適用于MOSFET器件的仿真模型裝置，屬于電力電子與電力傳動技術領域。本發明裝置，包括：控制信號延時子電路，所述控制信號延時子電路接入控制信號及電流，并根據控制信號控制電流流入穩態子電路；穩態子電路，所述穩態子電路接入電流后，模擬MOSFET器件的開通及關斷過程中漏源極電壓及電流的變化，輸出斷態時漏源極電壓及通態時漏源極電流；開通暫態子電路，所述開通態子電路以斷態時漏源極電壓作為控制對象，模擬MOSFET器件開通過程的漏源極電壓；關斷暫態子電路，所述關斷暫態子電路以通態時漏源極電流作為控制對象，模擬MOSFET器件關斷過程的漏源極電流。本發明體現了SIC MOSFET穩態工作特性及開通瞬態特性與關斷瞬態特性。

技術領域

本發明涉及電力電子與電力傳動技術領域，并且更具體地，涉及一種適用于MOSFET器件的仿真模型裝置。

背景技術

對電力電子系統而言，器件作為構成電力電子電路的基礎，成為電力電子電路仿真研究的起點。因此器件的建模及仿真就成為電力電子技術中建模與仿真的第一步，即所謂的器件模型化。

傳統的功率設計電路利用非常簡單的功率半導體模型，僅被賦予了數字開關特性，導通狀態則用固定電阻等效。由于早期的功率電路工作于較低的開關頻率，這種簡單模型是可接受的，功率半導體器件的細致開關特性是次要的，很大程度上電容、電感的考慮主導了電力電子設計。半導體技術的發展一直是推動電力電子技術發展的關鍵，隨著SiC材料的發展，以SiC器件為主的寬禁帶半導體器件逐漸得到廣泛應用，SiC器件禁帶寬度數倍于Si器件，具有高飽和漂移速度、高擊穿電壓、高工作結溫及高工作頻率等優點，可大幅提高電力電子裝置的性能。為了更好的應用SiC器件，建立SiC MOSFET的器件模型具有重要意義。

發明內容

針對上述問題本發明提出了一種適用于MOSFET器件的仿真模型裝置，包括：

控制信號延時子電路，所述控制信號延時子電路接入控制信號及電流，并根據控制信號控制電流流入穩態子電路；

穩態子電路，所述穩態子電路接入電流后，模擬MOSFET器件的開通及關斷過程中漏源極電壓及電流的變化，輸出斷態時漏源極電壓及通態時漏源極電流；

開通暫態子電路，所述開通態子電路以斷態時漏源極電壓作為控制對象，模擬MOSFET器件開通過程的漏源極電壓；

關斷暫態子電路，所述關斷暫態子電路以通態時漏源極電流作為控制對象，模擬MOSFET器件關斷過程的漏源極電流。

可選的，模擬MOSFET器件開通過程的漏源極電壓，輸出模擬MOSFET器件的開通波形。

可選的，模擬MOSFET器件關斷過程的漏源極電流的輸出電流為0。

可選的，裝置還包括：控制信號輸入端口，用于輸入控制信號；電流輸入端口，用于輸入電流；輸出端口，用于輸出開通波形及電流。

可選的，裝置在仿真開始前，根據MOSFET器件的基礎數據，提取擬合參數，使用擬合參數對所述裝置進行擬合；

所述擬合參數，包括如下：

MOSFET器件的開通延遲時間、開通上升時間、關斷延遲時間、關斷下降時間、通態電阻、輸入電容、輸出電容及內部門極電阻。

可選的，模擬MOSFET器件的開通及關斷過程中漏源極電壓及電流的變化，將穩態子電路的電壓源及電流源，分別由電容的兩端進行電壓控制及電流控制，模擬漏源極電壓及電流的變化。

可選的，模擬MOSFET器件開通過程的漏源極電壓，包括：

控制開通暫態子電路的電壓傳感器將開通前漏源極電壓，賦給電容作為初始值，并控制電容的兩端受控電壓源，模擬MOSFET漏源極電壓的開通態過程。