【技术实现步骤摘要】
一种异步控制门极信号实现并联IGBT动态均流的驱动方法
本专利技术涉及电力电子与电力传动领域，具体涉及一种异步控制门极信号实现并联IGBT动态均流的驱动方法。
技术介绍
随着现代变流系统电流容量的不断提升，单一的半导体器件已经无法满足其需求，相较于多个变流器并联实现电流扩容，开关器件的并联应用由于其经济性和可行性受到了广泛的关注。由于控制信号和驱动回路参数的差异使得并联IGBT间的门极电压在其开关时刻无法保持一致，进而影响到集电极电流的动态均衡，使得较早开通或电流上升速率较高的IGBT在开通过程中承受更大的电流，较晚关断或电流下降速率较低的IGBT在关断过程中承受更大的电流，随着结温的积累以及器件的老化，并联IGBT间的差异将进一步加大，系统的稳定性和可靠性将面临较大的风险。以两个IGBT并联时的开通过程为例进行说明，图1-1为集电极电流(iC1和iC2)上升过程的简化等效电路，其主要对应图1-2并联IGBT开通过程中的0～t21(或0～t22)阶段，该阶段IGBT的门极电压(vGE)和集电极电流(iC)可通过以下公...
【技术保护点】
1.一种异步控制门极信号实现并联IGBT动态均流的驱动方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)确定IGBT开关过程控制量与控制目标的行为模型：/n建立开关过程中驱动回路RC或RLC全响应方程，然后结合IGBT行为模型得到门极驱动信号对IGBT集电极电流的控制模型；/nIGBT的开通过程分为开通延迟、电流上升和电压下降三个阶段，/n在开通延迟阶段，集电极电流为零，忽略寄生电感L
【技术特征摘要】
1.一种异步控制门极信号实现并联IGBT动态均流的驱动方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)确定IGBT开关过程控制量与控制目标的行为模型：
建立开关过程中驱动回路RC或RLC全响应方程，然后结合IGBT行为模型得到门极驱动信号对IGBT集电极电流的控制模型；
IGBT的开通过程分为开通延迟、电流上升和电压下降三个阶段，
在开通延迟阶段，集电极电流为零，忽略寄生电感LEi的影响，由式(1)得到门极电压表达式，VG,off上升至VGE(th)所需的时间，为开通延迟时间td(on)，通过式(3)、(4)计算得到：
式中：VG,off和VG,on为IGBT分别在关断和导通状态下驱动电路输出电压的稳定值，VGE(th)为IGBT门极的开通阈值，Cies＝CGE+CGC为输入电容，CGE为门射极电容，CGC为密勒电容，RG为门极电阻，vGE为IGBT的门极电压，iC为IGBT的集电极电流，VGE(th)为IGBT门极的开通阈值，vGE(t)为该阶段中门极电压由VG,off开始增长至t时刻对应的门极电压值，t为该阶段中门极电压由VG,off增长至vGE(t)所经过的时间；
在电流上升阶段，当vGE达到开通阈值VGE(th)后，集电极电流iC开始上升，考虑寄生电感LEi的影响，门极电压方程如式(1)所示，由式(5)得到n个并联IGBT中单管在电流上升阶段集电极电流(1/n)·IL上升所需的时间td(cr)；
其中：
△VGE＝VGE(pl)-VGE(th)(6)
VGE(ave)＝0.5·[VGE(pl)+VGE(th)](7)
式中：△VGE为电流上升过程中门极电压的变化量，VGE(ave)为密勒平台与开通阈值的平均值，VGE(pl)为密勒平台，
根据式(4)和式(5)，建立门极延时控制补偿行为模型，实现门极延时补偿对开通过程电流差异的均衡控制；
对于关断过程，分为关断延迟和电压上升阶段；
在关断延迟阶段，驱动电压由VG,on变为VG,off后，输入电容开始放电，门极电压下降至IGBT在有源区内集电极电流对应的门极电压后，集电极电压开始上升并使门极电压再次维持在密勒平台VGE(pl)附近，门极电压如式(8)所示：
完成该阶段所需时间为关断延迟时间td(off)，如式(9)所示：
集射极电压上升阶段：在此阶段门极电压下降至IGBT在有源区内集电极电流对应的门极电压后，集电极电压开始上升并使门极电压再次维持在密勒平台VGE(pl)附近，当集电极电流较大时，由行为模型中集射极电压变化率得到电压上升阶段集射极电压由通态饱和压降上升至直流侧电压所需时间td(vr)，如式(10)所示：
式中，CGC(sat)为集射极电压维持通态饱和压降时对应的密勒电容值；
根据式(9)和式(10)，建立门极延时控制补偿行为模型，实现门极延时补偿对关断过程电流差异的均衡控制...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄先进，李艳，穆峰，刘宜鑫，王风川，孙湖，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。