The invention provides a driving method and system for improving the reliability of SiC inverters, which belongs to the method of adjusting the junction temperature of power devices in power units of SiC Inverters by using active driving circuit. The required junction temperature rise and circuit parameters are calculated by steps 1-7 including low frequency judgment, junction temperature balancing control and junction temperature smoothing control, so as to enhance or reduce the junction temperature of SiC inverters. In addition, this method and system can independently adjust the junction temperature of any power device. The advantages of the present invention are that the average junction temperature of the power device with the worst heat dissipation condition can be reduced by balancing the junction temperature when the SiC inverter runs stably, and the junction temperature smoothing control can be carried out when the inverter runs at low output frequency to reduce the junction temperature fluctuation of all power devices, thereby improving the life and reliability of the whole machine.
【技术实现步骤摘要】
一种改善SiC逆变器可靠性的驱动方法与系统
本专利技术属于逆变器功率模块热管理领域，具体涉及一种改善SiC逆变器可靠性的驱动方法与系统。
技术介绍
相对于传统硅基器件，碳化硅(SiC)功率器件的主要优点是工作温度高、导通电阻小、开关速度更快。使用SiC功率器件可以有效降低逆变器的损耗和散热需求，提高功率密度和效率，可广泛应用于新能源、电机驱动和电动汽车等领域。功率器件的可靠性是逆变器的重要指标，现有研究表明，导致SiC功率器件失效的最主要原因之一是过热失效。平均结温越高，结温波动越大，SiC功率器件的老化速度就越快，其有效寿命就越短。在风机变流系统和电动汽车应用中，负载频率会随着风速或电动汽车频繁启停，SiC逆变器频繁以低频大电流模式运行。逆变器低频运行时会产生非常大的结温波动，恶化功率器件的寿命和可靠性。此外，在多功率器件SiC逆变器中，每个功率器件与主回路相关联的寄生参数、驱动延迟与散热条件等都不完全相同，则每个器件的工作结温与寿命也不完全相同。SiC逆变器整机寿命取决于寿命最短的功率器件，因此可以通过平衡各个功率器件的结温，提高整个逆变器的寿命。目前控制结温...
【技术保护点】
1.一种改善SiC逆变器可靠性的驱动方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：获取每个功率器件的实时结温Tj，i计算各个功率器件的实时结温Tj，i，并保存最大结温Tmax，i，最小结温Tmin，i及平均结温Tm，i至存储器中，其中下标i代表SiC逆变器的多个功率器件中的第i个功率器件；步骤2：低频判断由输出电流频率判断SiC逆变器是否运行于低输出频率，如果是，则执行步骤3的结温平滑控制，否则跳过步骤3执行步骤4的结温均衡控制；步骤3：结温平滑控制保持功率器件升温阶段的结温不变，降温阶段通过增加结温ΔTctrl，来降低总结温波动，以提高功率循环次数Nf，首先根据步骤1中记录的结...
【技术特征摘要】
1.一种改善SiC逆变器可靠性的驱动方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：获取每个功率器件的实时结温Tj，i计算各个功率器件的实时结温Tj，i，并保存最大结温Tmax，i，最小结温Tmin，i及平均结温Tm，i至存储器中，其中下标i代表SiC逆变器的多个功率器件中的第i个功率器件；步骤2：低频判断由输出电流频率判断SiC逆变器是否运行于低输出频率，如果是，则执行步骤3的结温平滑控制，否则跳过步骤3执行步骤4的结温均衡控制；步骤3：结温平滑控制保持功率器件升温阶段的结温不变，降温阶段通过增加结温ΔTctrl，来降低总结温波动，以提高功率循环次数Nf，首先根据步骤1中记录的结温分别计算出所有功率器件最大结温的平均值Tmax，all与最小结温的平均值Tmin，all：然后，根据设定的最小功率循环次数Nf，min，通过数值算法计算降温阶段结温最小值Tf，其满足公式：A与a是器件相关常数，通常由实验测得，Ea为激活能量常数，取7.8×104J/mol，kB为玻尔兹曼常量，其值为8.314J/(mol·K)；最后根据实时结温Tj，i计算每个功率器件所需温升：ΔTctrl，i＝Tf-Tj，i得出每个功率器件的温升ΔTctrl，i后，执行步骤5；步骤4：结温均衡控制通过降低散热条件最差的功率器件的平均结温，提高功率循环次数Nf，根据步骤1中保存的每个功率器件的平均结温Tm，i，计算所有功率器件平均结温的平均值Tm，all：以温度Tm，all作为目标温度计算每个功率器件所需的温升ΔTctrl，i，ΔTctrl，i＝Tm，all-Tm，iΔTctrl，i为正值时器件升温，为负数时器件降温。步骤5：计算各功率器件所需的芯片损耗Ps；步骤6：计算门极电压Vg和门极电阻Rg；步骤7：主动驱动电路工作控制主动驱动电路动作，改变驱动电压或切换驱动电阻，以改变功率器件的损耗实现结温控制。2.根据权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，在所述步骤1中，基于结温检测电路，再根据热敏电参数法或热阻抗网络法，在DSP控制器中计算各个功率器件的实时结...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘平，苏杭，姜燕，黄守道，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43
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