[發(fā)明專利]用于功率調(diào)制裝置的主動(dòng)式電壓平衡

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210007897.5
• 申請(qǐng)日: 2022-01-05
• 公開（公告）號(hào): CN114726193A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: E·V·索羅多夫尼科;K·J·卡里米;S·劉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 波音公司
• 主分類號(hào): H02M1/088
• 分類號(hào): H02M1/088
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 李英

提供一種包括功率調(diào)制裝置和主動(dòng)式電壓平衡系統(tǒng)的系統(tǒng)。功率調(diào)制裝置包括串聯(lián)的第一半導(dǎo)體開關(guān)和第二半導(dǎo)體開關(guān)。主動(dòng)式電壓平衡系統(tǒng)包括被配置為檢測(cè)第一半導(dǎo)體開關(guān)與第二半導(dǎo)體開關(guān)之間的電壓差的差分電壓邏輯和被配置為檢測(cè)第一半導(dǎo)體開關(guān)和第二半導(dǎo)體開關(guān)何時(shí)被切換之間的時(shí)間差的邊沿捕獲邏輯。該主動(dòng)式電壓平衡系統(tǒng)還包括微控制器，該微控制器被配置為輸出第一柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)以驅(qū)動(dòng)第一半導(dǎo)體開關(guān)和第二半導(dǎo)體開關(guān)。微控制器被配置為基于電壓差調(diào)諧第一柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以補(bǔ)償電壓不平衡，并且基于時(shí)間差調(diào)諧第一柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)信號(hào)不對(duì)稱性，從而主動(dòng)地平衡第一半導(dǎo)體開關(guān)與第二半導(dǎo)體開關(guān)之間的電壓。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開內(nèi)容總體上涉及功率調(diào)制裝置，并且更具體地涉及主動(dòng)地平衡在功率調(diào)制裝置中串聯(lián)連接的多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)上的電壓分布。

背景技術(shù)

在各種應(yīng)用中，功率調(diào)制裝置被用在具有用于驅(qū)動(dòng)大電氣負(fù)載的相對(duì)高電壓和高功率能力的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中。在這種電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功率調(diào)制裝置中通常采用的半導(dǎo)體開關(guān)的電壓極限不夠高，不足以單獨(dú)支持對(duì)大電氣負(fù)載的高電壓要求。這樣，多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)可以串聯(lián)連接，使得每個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)共享高電壓要求的一部分。然而，由于制造、電路設(shè)計(jì)和/或環(huán)境影響導(dǎo)致的單個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)的物理參數(shù)的變化，在串聯(lián)連接的半導(dǎo)體開關(guān)之間可能出現(xiàn)電壓不平衡。這種電壓不平衡可能導(dǎo)致半導(dǎo)體開關(guān)加速退化和性能降低。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)題，根據(jù)本公開的一個(gè)方面，提供了一種包括功率調(diào)制裝置和主動(dòng)式電壓平衡系統(tǒng)的系統(tǒng)。功率調(diào)制裝置包括串聯(lián)的第一半導(dǎo)體開關(guān)和第二半導(dǎo)體開關(guān)。該主動(dòng)式電壓平衡系統(tǒng)包括被配置為檢測(cè)第一半導(dǎo)體開關(guān)與第二半導(dǎo)體開關(guān)之間的電壓差的差分電壓邏輯以及被配置為檢測(cè)第一半導(dǎo)體開關(guān)和第二半導(dǎo)體開關(guān)何時(shí)被切換之間的時(shí)間差的邊沿捕獲邏輯。該主動(dòng)式電壓平衡系統(tǒng)還包括微控制器，該微控制器被配置為輸出第一柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)以驅(qū)動(dòng)第一半導(dǎo)體開關(guān)和第二半導(dǎo)體開關(guān)。微控制器被配置為基于電壓差調(diào)諧第一柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)以補(bǔ)償電壓不平衡，并且基于時(shí)間差調(diào)諧第一柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)以補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)信號(hào)不對(duì)稱性，從而主動(dòng)地平衡第一半導(dǎo)體開關(guān)與第二半導(dǎo)體開關(guān)之間的電壓。

已經(jīng)討論的特征和功能可以在各種實(shí)施例中獨(dú)立實(shí)現(xiàn)或者可以在其他實(shí)施例中組合，其進(jìn)一步的細(xì)節(jié)可以參考下面的描述和附圖看到。

附圖說(shuō)明

圖1示意性地示出包括電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的飛行器的示例性實(shí)施例。

圖2示意性示出示例性電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

圖3是示意性示出功率調(diào)制裝置和主動(dòng)式電壓平衡系統(tǒng)的各方面的電路圖，該功率調(diào)制裝置包括多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)，主動(dòng)式電壓平衡系統(tǒng)被配置為主動(dòng)地平衡多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)上的電壓分布。

圖4是示出用于主動(dòng)地平衡功率調(diào)制裝置中串聯(lián)的多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)上的電壓分布的示例性方法的流程圖。

圖5和圖6是示出用于調(diào)節(jié)柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)的定時(shí)以驅(qū)動(dòng)多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)從而主動(dòng)地平衡多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)上的電壓分布的示例性方法的流程圖。

圖7A-7D是示出使用和不使用本文描述的主動(dòng)式電壓平衡技術(shù)的半導(dǎo)體切換的曲線圖。

具體實(shí)施方式