[發明專利]一種適用于SiC/Si混并器件的電流比例調節方法

在審

• 申請號: 202210656539.7
• 申請日: 2022-06-10
• 公開（公告）號: CN114900167A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 秦海鴻;謝斯璇;韓翔;劉湘;陳志輝;朱春玲;聶新;王逸斌;張震宇;王瓏;朱梓悅;戴衛力
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H03K17/567
• 分類號: H03K17/567;H03K17/687;H03K17/284;H03K17/28;H02M1/088
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 徐曉鷺

本發明提供了一種適用于SiC/Si混并器件的電流比例調節方法，通過溫度采樣電路采樣SiC/Si混合并聯器件中SiC MOSFET與Si IGBT的殼溫；將溫度采樣電路采樣得到的器件殼溫輸入數字控制器；通過數字控制器在線運算得到器件結溫后，輸出信號以動態調整器件驅動電路的正向驅動電壓，實現SiC/Si混合并聯器件的電流比例的動態調節。驅動電路包括：正向驅動電壓線性調節電路，正向驅動電壓選擇電路，正向驅動電壓與負向驅動電壓之間的圖騰柱結構電路以及驅動電阻。本發明能夠實現SiC/Si混合并聯器件電流比例的動態調整，降低單個器件的電流應力，改善SiC/Si混合并聯器件的熱平衡度，提升其可靠性。

技術領域

本發明屬于電力電子技術與電工技術領域，涉及一種適用于SiC/Si混并器件的電流比例調節方法，特別涉及一種根據混合并聯器件內部結溫不平衡度對電流比例進行動態調整的控制方法。

背景技術

為了利用Si IGBT大電流下的導通特性優勢與SiC MOSFET開關特性優勢，可以將小電流等級的SiC MOSFET與大電流等級的Si IGBT混合并聯，并通過設計SiC MOSFET先開通后關斷的開關模式，使得SiC/Si混合并聯器件表現出SiC MOSFET的高速開關特性。但是，由于混合并聯器件內部電流分配不均衡，同時SiC MOSFET還將承擔開關損耗，因此作為輔助器件的小電流SiC MOSFET可能出現溫度過高甚至超過最高結溫限制的問題，加重SiCMOSFET的老化失效問題，限制了混合并聯器件的功率能力。

目前文獻中針對SiC/Si混合并聯器件電流比例問題的研究，常用的方法是通過結溫預測模型，提前選取額定電流等級比例合適的SiC MOSFET與Si IGBT進行混合并聯。這類方法在選擇合適的SiC MOSFET與Si IGBT進行混合并聯上綜合考慮了器件的可靠性與成本，但對于某一確定的SiC/Si混合并聯器件而言，該方法無法在線解決混并器件工作過程中由于內部電流分配不均衡導致的熱應力問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種適用于SiC/Si混并器件的電流比例調節方法，通過動態調節器件的正向驅動電壓來調節電流比例，減小了混合并聯器件內部結溫不平衡度，確保器件的可靠性，并提升變換器功率容量。

本發明為實現上述目的采用如下技術方案：

本發明提出一種適用于SiC/Si混并器件的電流比例調節方法，包括：

步驟1，通過溫度采樣電路采樣SiC/Si混合并聯器件中SiC MOSFET與Si IGBT的殼溫并輸入數字控制器；其中，SiC/Si混合并聯器件包括SiC MOSFET及并聯于SiC MOSFET兩端的Si IGBT；

步驟2，通數字控制器在線運算得到器件結溫，輸出信號以動態調整器件驅動電路的正向驅動電壓，實現SiC/Si混合并聯器件的電流比例的動態調節。

進一步的，數字控制器在線運算流程包括：

步驟2.1，損耗計算：將混合并聯器件的開關延遲時間T_{on_delay}、T_{off_delay}以及采樣電路采樣到的殼溫、電壓、電流等信號輸入數字控制器，計算損耗P_loss；

P_loss＝P_{loss_IGBT}+P_{loss_MOS} (3)

＝[D-f_sw·(T_{on_delay}+T_{off_delay})]·(E_{cond_IGBT}+E_{cond_MOS})+f_sw·(E_{off_IGBT}+E_{on_IGBT}+E_{off_MOS}+E_{on_MOS})