H桥电路中功率半导体开关的驱动方法技术

本发明专利技术提供一种H桥电路中功率半导体开关的驱动方法，该方法包括：计算出输出电压的零电平的起始时刻和停止时刻，并根据零电平的起始时刻和停止时刻确定零电平区段；在零电平区段，驱动第一桥臂的上功率半导体开关和第二桥臂的上功率半导体开关同时导通，或，驱动第一桥臂的下功率半导体开关和第二桥臂的下功率半导体开关同时导通。本发明专利技术提供的H桥电路中功率半导体开关的驱动方法，能够使H桥电路中的功率半导体开关损耗相近，提高了H桥电路的使用寿命，同时有利于多电平变换器内部热设计的一致性，降低了多电平变换器所采用的散热器的成本和体积，进而降低了多电平变换器的成本和体积。

Driving method of power semiconductor switch in H bridge circuit

The invention provides a driving method of a power semiconductor switch in an H-bridge circuit, which comprises: calculating the starting and stopping times of the zero level of the output voltage, and determining the zero level section according to the starting and stopping times of the zero level; driving the upper power semiconductor switch and the upper power semiconductor switch of the first bridge arm in the zero level section; The upper power semiconductor switch of the second bridge arm is on at the same time, or the lower power semiconductor switch of the first bridge arm and the lower power semiconductor switch of the second bridge arm are on at the same time. The driving method of the power semiconductor switch in the H-bridge circuit provided by the invention can make the loss of the power semiconductor switch in the H-bridge circuit similar, improve the service life of the H-bridge circuit, and is beneficial to the consistency of the internal thermal design of the multi-level converter, and reduce the cost and volume of the radiator used in the multi-level converter. Thus, the cost and volume of the multilevel converter are reduced.

【技术实现步骤摘要】
H桥电路中功率半导体开关的驱动方法
本专利技术涉及电源技术，尤其涉及一种H桥电路中功率半导体开关的驱动方法。
技术介绍
多电平变换器是一种通过改进变换器自身拓扑结构来实现高压大功率输出的变换器，适用于高压大功率应用领域。其中，多电平变换器包括至少一个H桥电路，每个H桥电路由4个功率半导体开关组成。目前，多电平变换器通常采用下述其中一种调制方式对输出电压进行调整，例如：正弦载波调制(SinusoidalPulseWidthModulation,SPWM)、空间矢量调制(SpaceVectorPulseWidthModulation,SVPWM)、特定谐波消除调制(SelectiveHarmonicEliminationPWM,SHEPWM)、阶梯波/方波调制等调制方式。现有技术中，当多电平变换器采用SHEPWM或阶梯波/方波调制的调制方式时，可以通过驱动H桥电路的两个上功率半导体开关同时导通、或驱动H桥电路的两个下功率半导体开关同时导通的方式，使H桥电路输出零电平，进而使多电平变换器输出零电平。但是，由于多电平变换器在采用SHEPWM或阶梯波/方波调制时，各H桥电路中的功率半导体开关的开关频率较低，使得H桥电路的零电平输出时间跨度较长。因此，在H桥电路输出零电平的过程中，若无法合理地驱动H桥电路中的功率半导体开关导通，则会导致H桥电路中的功率半导体开关的损耗严重不均匀，从而降低了H桥电路的使用寿命。故，在多电平变换器中H桥电路输出零电平的过程中，如何合理的驱动H桥电路中的功率半导体开关导通是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种H桥电路中功率半导体开关的驱动方法，用以解决现有技术中在多电平变换器中H桥电路输出零电平的过程中，如何合理地驱动H桥电路中的功率半导体开关导通的技术问题。本专利技术第一方面提供一种H桥电路中功率半导体开关的驱动方法，所述H桥电路包括第一桥臂、第二桥臂和母线电容，所述第一桥臂和所述第二桥臂分别并联连接在所述母线电容两端，其中，所述第一桥臂和所述第二桥臂均包含上功率半导体开关和下功率半导体开关，所述第一桥臂的上功率半导体开关和下功率半导体开关的连接点与所述第二桥臂的上功率半导体开关和下功率半导体开关的连接点之间产生输出电压；所述驱动方法包括：计算出所述输出电压的零电平的起始时刻和停止时刻，并根据所述零电平的所述起始时刻和所述停止时刻确定零电平区段；在所述零电平区段，驱动所述第一桥臂的上功率半导体开关和所述第二桥臂的上功率半导体开关同时导通，或，驱动所述第一桥臂的下功率半导体开关和所述第二桥臂的下功率半导体开关同时导通；其中，第一预设时长内和第二预设时长内均包含至少一个所述零电平区段，在所述第一预设时长内的所述零电平区段，所述第一桥臂的上功率半导体开关和所述第二桥臂的上功率半导体开关与所述第一桥臂的下功率半导体开关和所述第二桥臂的下功率半导体开关以第一导通逻辑顺序导通；在所述第二预设时长内的所述零电平区段，所述第一桥臂的上功率半导体开关和所述第二桥臂的上功率半导体开关与所述第一桥臂的下功率半导体开关和所述第二桥臂的下功率半导体开关以第二导通逻辑顺序导通。可选的，所述第一导通逻辑顺序和所述第二导通逻辑顺序不同。可选的，所述第一预设时长为H桥电路的半个工作周期的N倍，其中N>＝1，N为自然数。可选的，所述第二预设时长的时间长度与所述第一预设时长的时间长度相同或者不相同，且所述第二预设时长与所述第一预设时长为在时间上相邻的两个时长。可选的，当所述第一预设时长内和所述第二预设时长内均包含一个所述零电平区段时，所述第一导通逻辑顺序为所述第一桥臂的上功率半导体开关和所述第二桥臂的上功率半导体开关在所述第一预设时长内的所述零电平区段同时导通，且所述第二导通逻辑顺序为所述第一桥臂的下功率半导体开关和所述第二桥臂的下功率半导体开关在所述第二预设时长内的所述零电平区段同时导通。可选的，当所述第一预设时长内和所述第二预设时长内均包含一个所述零电平区段时，所述第一导通逻辑顺序为所述第一桥臂的下功率半导体开关和所述第二桥臂的下功率半导体开关在所述第一预设时长内的所述零电平区段同时导通，且所述第二导通逻辑顺序为所述第一桥臂的上功率半导体开关和所述第二桥臂的上功率半导体开关在所述第二预设时长内的所述零电平区段同时导通。可选的，当所述第一预设时长内和所述第二预设时长内均包含至少两个所述零电平区段时，所述第一导通逻辑顺序为：在所述第一预设时长内的所述两个以上零电平区段，所述第一桥臂的上功率半导体开关和所述第二桥臂的上功率半导体开关同时导通与所述第一桥臂的下功率半导体开关和所述第二桥臂的下功率半导体开关同时导通交替进行；且所述第二导通逻辑顺序为：在所述第二预设时长内的所述两个以上零电平区段，所述第一桥臂的下功率半导体开关和所述第二桥臂的下功率半导体开关同时导通与所述第一桥臂的上功率半导体开关和所述第二桥臂的上功率半导体开关同时导通交替进行。可选的，当所述第一预设时长内和所述第二预设时长内均包含两个以上所述零电平区段时，所述第一导通逻辑顺序为：在所述第一预设时长内的所述两个以上零电平区段，所述第一桥臂的下功率半导体开关和所述第二桥臂的下功率半导体开关同时导通与所述第一桥臂的上功率半导体开关和所述第二桥臂的上功率半导体开关同时导通交替进行；且所述第二导通逻辑顺序为：在所述第二预设时长内的所述两个以上零电平区段，所述第一桥臂的上功率半导体开关和所述第二桥臂的上功率半导体开关同时导通与所述第一桥臂的下功率半导体开关和所述第二桥臂的下功率半导体开关同时导通交替进行。可选的，当所述第一预设时长内和所述第二预设时长内均包含两个以上所述零电平区段时，所述第一导通逻辑顺序为所述第一桥臂的上功率半导体开关和所述第二桥臂的上功率半导体开关在所述第一预设时长内的所述两个以上零电平区段均同时导通；且所述第二导通逻辑顺序为所述第一桥臂的下功率半导体开关和所述第二桥臂的下功率半导体开关在所述第二预设时长内的所述两个以上零电平区段均同时导通。可选的，当所述第一预设时长内和所述第二预设时长内均包含两个以上所述零电平区段时，所述第一导通逻辑顺序为所述第一桥臂的下功率半导体开关和所述第二桥臂的下功率半导体开关在所述第一预设时长内的所述两个以上零电平区段均同时导通；且所述第二导通逻辑顺序为所述第一桥臂的上功率半导体开关和所述第二桥臂的上功率半导体开关在所述第二预设时长内的所述两个以上零电平区段均同时导通。进一步地，所述H桥电路还包括：控制电路，用以计算出所述输出电压的所述零电平的所述起始时刻和所述停止时刻，并根据所述起始时刻和所述停止时刻确定所述零电平区段，并在所述零电平区段，输出第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号和第四控制信号；以及多个驱动电路，分别用以接收所述第一控制信号、所述第二控制信号、所述第三控制信号和所述第四控制信号，并输出第一驱动信号、第二驱动信号、第三驱动信号和第四驱动信号；其中，所述第一驱动信号用以驱动所述第一桥臂的上功率半导体开关导通或关断，所述第二驱动信号用以驱动所述第二桥臂的下功率半导体开关导通或关断，所述第三驱动信号用以驱动所述第二桥臂的上功率半导体开关导通或关断，以及所述第四驱动信号用以驱动所述第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种H桥电路中功率半导体开关的驱动方法，其特征在于，所述H桥电路包括第一桥臂、第二桥臂和母线电容，所述第一桥臂和所述第二桥臂均与所述母线电容并联连接，其中，所述第一桥臂和所述第二桥臂均包含上功率半导体开关和下功率半导体开关，所述第一桥臂的上功率半导体开关和下功率半导体开关的连接点与所述第二桥臂的上功率半导体开关和下功率半导体开关的连接点之间产生输出电压；所述驱动方法包括：计算出所述输出电压的零电平的起始时刻和停止时刻，并根据所述零电平的所述起始时刻和所述停止时刻确定零电平区段；在所述零电平区段，驱动所述第一桥臂的上功率半导体开关和所述第二桥臂的上功率半导体开关同时导通，或，驱动所述第一桥臂的下功率半导体开关和所述第二桥臂的下功率半导体开关同时导通；其中，第一预设时长内和第二预设时长内均包含至少一个所述零电平区段，在所述第一预设时长内的所述零电平区段，所述第一桥臂的上功率半导体开关和所述第二桥臂的上功率半导体开关与所述第一桥臂的下功率半导体开关和所述第二桥臂的下功率半导体开关以第一导通逻辑顺序导通；在所述第二预设时长内的所述零电平区段，所述第一桥臂的上功率半导体开关和所述第二桥臂的上功率半导体开关与所述第一桥臂的下功率半导体开关和所述第二桥臂的下功率半导体开关以第二导通逻辑顺序导通。...

【技术特征摘要】
2017.02.27 CN 20171010694551.一种H桥电路中功率半导体开关的驱动方法，其特征在于，所述H桥电路包括第一桥臂、第二桥臂和母线电容，所述第一桥臂和所述第二桥臂均与所述母线电容并联连接，其中，所述第一桥臂和所述第二桥臂均包含上功率半导体开关和下功率半导体开关，所述第一桥臂的上功率半导体开关和下功率半导体开关的连接点与所述第二桥臂的上功率半导体开关和下功率半导体开关的连接点之间产生输出电压；所述驱动方法包括：计算出所述输出电压的零电平的起始时刻和停止时刻，并根据所述零电平的所述起始时刻和所述停止时刻确定零电平区段；在所述零电平区段，驱动所述第一桥臂的上功率半导体开关和所述第二桥臂的上功率半导体开关同时导通，或，驱动所述第一桥臂的下功率半导体开关和所述第二桥臂的下功率半导体开关同时导通；其中，第一预设时长内和第二预设时长内均包含至少一个所述零电平区段，在所述第一预设时长内的所述零电平区段，所述第一桥臂的上功率半导体开关和所述第二桥臂的上功率半导体开关与所述第一桥臂的下功率半导体开关和所述第二桥臂的下功率半导体开关以第一导通逻辑顺序导通；在所述第二预设时长内的所述零电平区段，所述第一桥臂的上功率半导体开关和所述第二桥臂的上功率半导体开关与所述第一桥臂的下功率半导体开关和所述第二桥臂的下功率半导体开关以第二导通逻辑顺序导通。2.根据权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，所述第一导通逻辑顺序和所述第二导通逻辑顺序不同。3.根据权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，所述第一预设时长为所述H桥电路的半个工作周期的N倍，其中N>＝1，N为自然数。4.根据权利要求3所述的驱动方法，其特征在于，所述第二预设时长的时间长度与所述第一预设时长的时间长度相同或者不相同，且所述第二预设时长与所述第一预设时长为在时间上相邻的两个时长。5.根据权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，当所述第一预设时长内和所述第二预设时长内均包含一个所述零电平区段时，所述第一导通逻辑顺序为所述第一桥臂的上功率半导体开关和所述第二桥臂的上功率半导体开关在所述第一预设时长内的所述零电平区段同时导通，且所述第二导通逻辑顺序为所述第一桥臂的下功率半导体开关和所述第二桥臂的下功率半导体开关在所述第二预设时长内的所述零电平区段同时导通。6.根据权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，当所述第一预设时长内和所述第二预设时长内均包含一个所述零电平区段时，所述第一导通逻辑顺序为所述第一桥臂的下功率半导体开关和所述第二桥臂的下功率半导体开关在所述第一预设时长内的所述零电平区段同时导通；且所述第二导通逻辑顺序为所述第二导通逻辑顺序为所述第一桥臂的上功率半导体开关和所述第二桥臂的上功率半导体开关在所述第二预设时长内的所述零电平区段同时导通。7.根据权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，当所述第一预设时长内和所述第二预设时长内均包含两个以上所述零电平区段时，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：许炜，沈定坤，郑剑飞，应建平，胡志明，田伟，谢维，蔚兰，
申请(专利权)人：台达电子企业管理上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31