一种三相桥式低寄生振荡两电平SiC MOSFET电路拓扑结构制造技术

本发明专利技术公开了一种三相桥式低寄生振荡两电平SiC MOSFET电路拓扑结构，包括：直流电源V，直流母线电容C，6个铁氧体磁珠FB

【技术实现步骤摘要】
一种三相桥式低寄生振荡两电平SiCMOSFET电路拓扑结构
本专利技术涉及变换器
，具体为一种三相桥式低寄生振荡两电平SiCMOSFET电路拓扑结构。
技术介绍
三相六开关的两电平桥式电路是实际工业场合应用最广泛的一种拓扑，在光伏发电、微逆电源等场合中都经常见到。传统的三相桥式电路采用SiIGBT(InsulatedGateBipolarTransistor,绝缘栅双极型晶体管)作为开关器件。但由于SiIGBT性能的不足，使得三相桥很难得到进一步发展。随着SiCMOSFET等宽禁带半导体器件的出现，电力电子设备可以工作在更高的工作电压、功率、功率密度、开关频率、工作温度，以及更低的体积、损耗等。SiCMOSFET相较于传统器件SiIGBT，可应用在更高开关频率、更高功率密度的场合，其性能明显优于SiIGBT。这些优势使得SiCMOSFET应用于两电平桥式电路时可以极大地提高电路性能。然而，SiCMOSFET作为一种具有高开关速度的器件，其对电路中的寄生参数十分敏感。若将其直接应用于电路，易导致系统剧烈振荡，从而影响电路的可靠性。目前，为了解决电路剧烈振荡现象，需要对变换器的主电路进行大量修改或重新设计驱动电路以降低电路中的寄生参数。这提高了电路的开发难度与成本，不利于SiCMOSFET在变换器中的快速应用。为此，本专利技术提出一种三相桥式低寄生振荡两电平SiCMOSFET电路拓扑结构，以解决SiCMOSFET应用于实际电路时的剧烈振荡问题，无需对主电路板进行大量修改或重新设计驱动电路，仅通过在特定的位置加入磁珠使系统正常工作。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种三相桥式低寄生振荡两电平SiCMOSFET电路拓扑结构，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种三相桥式低寄生振荡两电平SiCMOSFET电路拓扑结构，包括直流电源，直流母线电容，6个铁氧体磁珠，包括：第一铁氧体磁珠、第二铁氧体磁珠、第三铁氧体磁珠、第四铁氧体磁珠、第五铁氧体磁珠、第六铁氧体磁珠，6个SiCMOSFET，包括：第一SiCMOSFET、第二SiCMOSFET、第三SiCMOSFET、第四SiCMOSFET、第五SiCMOSFET、第六SiCMOSFET，6个体二极管，包括：第一体二极管、第二体二极管、第三体二极管、第四体二极管、第五体二极管、第六体二极管，A相负载电感和负载电阻，B相负载电感和负载电阻，C相负载电感和负载电阻；其中，所述第一铁氧体磁珠、第一SiCMOSFET、第四SiCMOSFET、第四铁氧体磁珠依次串联构成第一个半桥，所述第二铁氧体磁珠、第二SiCMOSFET、第五SiCMOSFET、第五铁氧体磁珠依次串联构成第二个半桥，所述第三铁氧体磁珠、第三SiCMOSFET、第六SiCMOSFET、第六铁氧体磁珠依次串联构成第三个半桥，三个半桥并联组成三相桥；所述第一SiCMOSFET和第四SiCMOSFET的中间接A相负载电感和负载电阻，所述第二SiCMOSFET和第五SiCMOSFET的中间接B相负载电感和负载电阻，所述第三SiCMOSFET和第六SiCMOSFET的中间接C相负载电感和负载电阻；所述A相负载、B相负载与C相负载成Y形连接，直流电源与直流母线电容及三相桥并联。优选的，所述铁氧体磁珠的选择步骤如下：A、当电路未安装铁氧体磁珠时，将三相电路的每一相都设置为低压并运行，以此时测出的桥式电路中每一个SiCMOSFET的漏源电压和振荡频率为基准，选取铁氧体磁珠，此时的铁氧体磁珠具有最大阻抗；B、额定状态下磁珠的工作结温T0需小于最大允许结温Tmax，磁珠的工作结温可由下式计算：T0＝PRθ+TC其中，Rθ为磁珠的热阻，TC为环境温度，P为额定状态下磁珠的发热量，其表达式为：P＝I2R0D其中，R0为该磁珠的电阻，D为此磁珠对应的SiCMOSFET的占空比。优选的，A、当第一SiCMOSFET、第五SiCMOSFET、第六SiCMOSFET开通时，第二SiCMOSFET、第三SiCMOSFET、第四SiCMOSFET处于关断状态，第一SiCMOSFET、第五SiCMOSFET、第六SiCMOSFET可等效为导线，第一铁氧体磁珠、第五铁氧体磁珠、第六铁氧体磁珠处于饱和状态，可简化为第一电感、第五电感、第六电感；第二SiCMOSFET、第三SiCMOSFET、第四SiCMOSFET可简化为第二电感与第二电容串联、第三电感与第三电容串联、第四电感与第四电容串联，第一寄生电感、第二寄生电感、第三寄生电感、第四寄生电感、第五寄生电感、第六寄生电感为寄生电感；此时电路中的电流由电源正极经过第一寄生电感和第一电感流到A点，在经过A相负载电感和负载电阻流到N点。在N点处，电流分为2路：第一路经过第五电感、第五寄生电感、第四寄生电感，最后流到电源正极构成一个电流回路；第二路经过第六电感、第六寄生电感、第五寄生电感、第四寄生电感，最后流到电源正极构成一个电流回路；B、此时，电路中有3个振荡回路，以振荡回路1为例，振荡回路1是从电源正极到第一寄生电感和第一电感再经过第四电感、第四电容、第四铁氧体磁珠、第四寄生电感最后到电源负极；未加磁珠时，测得的振荡频率ω0如下式：其中Ltotal为回路中第一寄生电感、第一电感、第四电感和第四寄生电感之和，Cx为回路中的第四电容；选择的铁氧体磁珠在频率ω0时具有最大阻抗值，所以第四铁氧体磁珠对回路1中的振荡起到抑制作用；同样的，第二铁氧体磁珠对回路2中的振荡起到了抑制作用，第三铁氧体磁珠对回路3中的振荡起到了抑制作用；C、当第一SiCMOSFET、第二SiCMOSFET、第六SiCMOSFET开通，第三SiCMOSFET、第四SiCMOSFET、第五SiCMOSFET处于关断状态时，此时电路中的第三铁氧体磁珠、第四铁氧体磁珠、第五铁氧体磁珠对抑制电路的寄生振荡起到作用；D、当第一SiCMOSFET、第二SiCMOSFET、第三SiCMOSFET开通，第四SiCMOSFET、第五SiCMOSFET、第六SiCMOSFET处于关断状态时，此时电路中的第四铁氧体磁珠、第五铁氧体磁珠、第六铁氧体磁珠对抑制电路的寄生振荡起到作用；E、当第一SiCMOSFET、第五SiCMOSFET、第三SiCMOSFET开通，第四SiCMOSFET、第二SiCMOSFET、第六SiCMOSFET处于关断状态时，此时电路中的第四铁氧体磁珠、第二铁氧体磁珠、第六铁氧体磁珠对抑制电路的寄生振荡起到作用；F、当第四SiCMOSFET、第二SiCMOSFET、第三SiCMOSFET开通，第一SiCMOSFET、第五SiCMOSFET、第六SiCMOSFET处于关断状态时，此时电路中的第一铁氧体磁珠、第五铁氧体磁珠、第六铁氧体磁珠对抑制电路的寄生振荡起到作用；G、当第四SiCMOSFET、第二SiCMOSFET、第六SiCMOSFET开通，第一SiCMOSFET、第五SiC本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三相桥式低寄生振荡两电平SiC MOSFET电路拓扑结构，其特征在于：包括直流电源，直流母线电容，6个铁氧体磁珠，包括：第一铁氧体磁珠、第二铁氧体磁珠、第三铁氧体磁珠、第四铁氧体磁珠、第五铁氧体磁珠、第六铁氧体磁珠，6个SiC MOSFET，包括：第一SiCMOSFET、第二SiC MOSFET、第三SiC MOSFET、第四SiC MOSFET、第五SiC MOSFET、第六SiCMOSFET，6个体二极管，包括：第一体二极管、第二体二极管、第三体二极管、第四体二极管、第五体二极管、第六体二极管，A相负载电感和负载电阻，B相负载电感和负载电阻，C相负载电感和负载电阻；其中，所述第一铁氧体磁珠、第一SiC MOSFET、第四SiC MOSFET、第四铁氧体磁珠依次串联构成第一个半桥，所述第二铁氧体磁珠、第二SiC MOSFET、第五SiCMOSFET、第五铁氧体磁珠依次串联构成第二个半桥，所述第三铁氧体磁珠、第三SiCMOSFET、第六SiC MOSFET、第六铁氧体磁珠依次串联构成第三个半桥，三个半桥并联组成三相桥；所述第一SiC MOSFET和第四SiC MOSFET的中间接A相负载电感和负载电阻，所述第二SiC MOSFET和第五SiC MOSFET的中间接B相负载电感和负载电阻，所述第三SiC MOSFET和第六SiC MOSFET的中间接C相负载电感和负载电阻；所述A相负载、B相负载与C相负载成Y形连接，直流电源与直流母线电容及三相桥并联。/n...

【技术特征摘要】
1.一种三相桥式低寄生振荡两电平SiCMOSFET电路拓扑结构，其特征在于：包括直流电源，直流母线电容，6个铁氧体磁珠，包括：第一铁氧体磁珠、第二铁氧体磁珠、第三铁氧体磁珠、第四铁氧体磁珠、第五铁氧体磁珠、第六铁氧体磁珠，6个SiCMOSFET，包括：第一SiCMOSFET、第二SiCMOSFET、第三SiCMOSFET、第四SiCMOSFET、第五SiCMOSFET、第六SiCMOSFET，6个体二极管，包括：第一体二极管、第二体二极管、第三体二极管、第四体二极管、第五体二极管、第六体二极管，A相负载电感和负载电阻，B相负载电感和负载电阻，C相负载电感和负载电阻；其中，所述第一铁氧体磁珠、第一SiCMOSFET、第四SiCMOSFET、第四铁氧体磁珠依次串联构成第一个半桥，所述第二铁氧体磁珠、第二SiCMOSFET、第五SiCMOSFET、第五铁氧体磁珠依次串联构成第二个半桥，所述第三铁氧体磁珠、第三SiCMOSFET、第六SiCMOSFET、第六铁氧体磁珠依次串联构成第三个半桥，三个半桥并联组成三相桥；所述第一SiCMOSFET和第四SiCMOSFET的中间接A相负载电感和负载电阻，所述第二SiCMOSFET和第五SiCMOSFET的中间接B相负载电感和负载电阻，所述第三SiCMOSFET和第六SiCMOSFET的中间接C相负载电感和负载电阻；所述A相负载、B相负载与C相负载成Y形连接，直流电源与直流母线电容及三相桥并联。


2.根据权利要求1所述的一种三相桥式低寄生振荡两电平SiCMOSFET电路拓扑结构，其特征在于：所述铁氧体磁珠的选择步骤如下：
A、当电路未安装铁氧体磁珠时，将三相电路的每一相都设置为低压并运行，以此时测出的桥式电路中每一个SiCMOSFET的漏源电压和振荡频率为基准，选取铁氧体磁珠，此时的铁氧体磁珠具有最大阻抗；
B、额定状态下磁珠的工作结温T0需小于最大允许结温Tmax，磁珠的工作结温可由下式计算：
T0＝PRθ+TC
其中，Rθ为磁珠的热阻，TC为环境温度，P为额定状态下磁珠的发热量，其表达式为：
P＝I2R0D
其中，R0为该磁珠的电阻，D为此磁珠对应的SiCMOSFET的占空比。


3.实现权利要求1所述的一种三相桥式低寄生振荡两电平SiCMOSFET电路拓扑结构的使用方法，其特征在于：其使用方法包括以下步骤：
A、当第一SiCMOSFET、第五SiCMOSFET、第六SiCMOSFET开通时，第二SiCMOSFET、第三SiCMOSFET、第四SiCMOSFET处于关断状态，第一SiCMOSFET、第五SiCMOSFET、第六SiCMOSFET可等效为导线，第一铁氧体磁珠、第五铁氧体磁珠、第六铁氧体磁珠处于饱和状态，可简化为第一电感、第五电感、第六电感；第二SiCMOSFET、第三SiCMOSFET、第四SiCMOSFET可简化为第二电感与第二电容串联、第三电感与第三电容串联、第四电感与第四电容串联，第一寄生电感、第二寄生电感、第三寄生电感、第四寄生电感、第五寄生电感、第六寄生电感为寄生电感；此时电路中的电流由电源...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雷，赵婧琳，孙艺鹤，任磊，杨德健，严秋锋，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32