一种SiCMOSFET模块主动并联均流控制方法技术

本发明专利技术公开了一种SiC MOSFET模块主动并联均流控制方法，包括两只SiC MOSFET模块并联，设置四种不同的驱动电压，在SiC MOSFET模块开通关断过程中采用不同驱动电压驱动，获得与SiC MOSFET模块开关瞬态电流值成比例的电压值并输入窗口比较器中，判定两只并联SiC MOSFET模块在开关瞬间电流沿以及电流斜率是否一致，调节两SiC MOSFET模块电流沿和电流斜率，最终实现两SiC MOSFET模块在开关瞬间电流沿以及电流斜率一致。本发明专利技术改善SiC MOSFET模块并联均流效果，提高了并联SiC MOSFET模块的使用寿命。使用寿命。使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种SiCMOSFET模块主动并联均流控制方法


[0001]本专利技术属于SiCMOSFET并联均流
，具体涉及一种SiCMOSFET模块主动并联均流控制方法。

技术介绍

[0002]目前商用SiCMOSFET模块最大电流容量为300A，为了满足更大电流容量的应用需求，通常有两种方法来解决：单台设备中多只功率模块并联输出、多台设备并联输出。多台设备并联输出方法中设备需要降额使用，这不仅增加了设备体积和成本，还降低了系统效率，不利于SiCMOSFET模块诸多优势的发挥。因此，通过在单台设备中多只SiCMOSFET模块并联来提升电流容量成为SiCMOSFET模块应用的首选。然而，功率回路不对称、栅极驱动回路参数差异以及功率模块自身的参数差异等因素可能会导致并联SiCMOSFET模块的动、静态不平衡电流，并引发不必要的系统故障。近年来出现了很多种均流方法，例如降额法、功率回路阻抗平衡法、栅极电阻补偿法、脉冲变压器法等，但是上述方法均属于被动均流，这些方法一方面伴随着较高的成本和较大的器件损耗，另一方面由于需要提前人为的通过经验来设置均流参数，因此对于并联模块运行中的均流效果一般。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种SiCMOSFET模块主动并联均流控制方法，解决了现有SiCMOSFET并联应用中被动均流方法均流效果差的问题。
[0004]本专利技术所采用的技术方案是，一种SiCMOSFET模块主动并联均流控制方法，包括以下步骤：
[0005]步骤1：两只SiCMOSFET模块并联，将SiCMOSFET模块栅极驱动单元的驱动电压设置为四种不同的电压V
GG1
、V
GG2
、V
GG3
、V
GG4
，正向电压V
GG1
、V
GG2
满足V
GG1
>V
GG2
，负向电压V
GG3
、V
GG4
满足V
GG3
>V
GG4
；
[0006]步骤2：在SiCMOSFET模块开通过程中，分阶段采用V
GG1
和V
GG2
驱动，在SiCMOSFET关断过程中，分阶段采用V
GG3
和V
GG4
驱动；
[0007]步骤3：利用RC积分电路分别对两只SiCMOSFET模块源极寄生电感上的感应电压进行积分，得到与SiCMOSFET模块开关瞬态电流值成比例的电压值；
[0008]步骤4：将步骤3得到两SiCMOSFET模块对应的电压值分别输入一个窗口比较器中，得到两SiCMOSFET模块开通过程中电流开始上升时刻分别为T1,T2，以及两SiCMOSFET模块开通过程中电流上升至同一值的时刻T3,T4，同理，将步骤3得到的电压值分别输入另一个窗口比较器中，得到两SiCMOSFET模块关断过程中电流开始下降时刻分别为T5,T6，以及两SiCMOSFET模块关断过程中电流上升至同一值的时刻T7,T8；
[0009]步骤5：选择其中一只SiCMOSFET模块作为主模块，另一只作为从模块，将步骤4获得的时刻结果传送给控制芯片CPLD，CPLD通过计算步骤4所得信号翻转时刻差值ΔT来判定两只并联SiCMOSFET模块在开关瞬间电流沿以及电流斜率是否一致；
[0010]步骤6：两只并联SiCMOSFET模块在开关瞬间电流沿以及电流斜率一致，两只并联SiCMOSFET模块实现均流；两只并联SiCMOSFET模块在开关瞬间电流沿以及电流斜率不一致，CPLD根据步骤5所得到的判定结果，结合步骤2分阶段调整不同驱动电压施加的时间，先调节从模块的电流沿与主模块一致，再调节从模块的电流斜率与主模块一致，最终实现两SiCMOSFET模块在开关瞬间电流沿以及电流斜率一致。
[0011]本专利技术的特点还在于，
[0012]步骤2具体为：
[0013]开通信号到来前，CPLD控制栅极驱动单元输出电压保持在V
GG4
，确保SiCMOSFET可靠关断；
[0014]开通信号到来时，在经过延迟时间t
delay1
后CPLD控制栅极驱动单元输出V
GG1
；
[0015]当SiCMOSFET模块电流开始上升时，CPLD控制栅极驱动单元输出V
GG2
，在延迟时间t
delay2
之后，CPLD控制栅极驱动单元输出V
GG1
一直到SiCMOSFET模块完全导通；
[0016]关断信号到来前，CPLD控制栅极驱动单元输出电压保持在V
GG1
，确保SiCMOSFET开通；
[0017]关断信号到来时，在经过延迟时间t
delay3
后CPLD控制栅极驱动单元输出V
GG4
；
[0018]当SiCMOSFET电流开始下降时，CPLD控制栅极驱动单元输出V
GG3
，在延迟时间t
delay4
之后，CPLD控制栅极驱动单元输出V
GG4
，一直到SiCMOSFET模块完全关断。
[0019]步骤5)中判定两只并联SiCMOSFET模块在开关瞬间电流沿以及电流斜率是否一致具体为：
[0020]设CPLD的振荡周期为T，在开通过程中，CPLD计算步骤4所得电流开始上升时刻差值ΔT
d,on
＝T1‑
T2，若ΔT
d,on
＜
‑
T，则从模块后开通；若ΔT
d,on
＞T，则从模块先开通；若
‑
T≤ΔT
d,on
≤T，则两只SiCMOSFET模块电流沿已一致；CPLD计算步骤4所得电流上升至同一值的时刻差值ΔT
s,on
＝T3‑
T4，若ΔT
s,on
＜
‑
T，则从模块电流斜率较小；若ΔT
s,on
＞T，则从模块电流斜率较大；若
‑
T≤ΔT
s,on
≤T，则两只SiCMOSFET模块电流斜率一致；
[0021]在关断过程中，CPLD计算步骤4所得电流开始上升时刻差值ΔT
d,off
＝T5‑
T6，若ΔT
d,off
＜
‑
T，则从模块后开通；若ΔT
d,off
＞T，则从模块先开通；若
‑
T≤ΔT
d,off
≤T，则两只SiCMOSFET模块电流沿已一致；CPLD计算步骤4所得电流上升至同一值的时刻差值ΔT
slope
＝T7‑
T8，若ΔT
slope
＜
‑
T则从模块电流斜率较本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SiC MOSFET模块主动并联均流控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：两只SiC MOSFET模块并联，将SiC MOSFET模块栅极驱动单元的驱动电压设置为四种不同的电压V
GG1
、V
GG2
、V
GG3
、V
GG4
，正向电压V
GG1
、V
GG2
满足V
GG1
>V
GG2
，负向电压V
GG3
、V
GG4
满足V
GG3
>V
GG4
；步骤2：在SiC MOSFET模块开通过程中，分阶段采用V
GG1
和V
GG2
驱动，在SiC MOSFET关断过程中，分阶段采用V
GG3
和V
GG4
驱动；步骤3：利用RC积分电路分别对两只SiC MOSFET模块源极寄生电感上的感应电压进行积分，得到与SiC MOSFET模块开关瞬态电流值成比例的电压值；步骤4：将步骤3得到两SiC MOSFET模块对应的电压值分别输入一个窗口比较器中，得到两SiC MOSFET模块开通过程中电流开始上升时刻分别为T1,T2，以及两SiC MOSFET模块开通过程中电流上升至同一值的时刻T3,T4，同理，将步骤3得到的电压值分别输入另一个窗口比较器中，得到两SiC MOSFET模块关断过程中电流开始下降时刻分别为T5,T6，以及两SiC MOSFET模块关断过程中电流上升至同一值的时刻T7,T8；步骤5：选择其中一只SiC MOSFET模块作为主模块，另一只作为从模块，将步骤4获得的时刻结果传送给控制芯片CPLD，CPLD通过计算步骤4所得信号翻转时刻差值ΔT来判定两只并联SiC MOSFET模块在开关瞬间电流沿以及电流斜率是否一致；步骤6：两只并联SiC MOSFET模块在开关瞬间电流沿以及电流斜率一致，两只并联SiC MOSFET模块实现均流；两只并联SiC MOSFET模块在开关瞬间电流沿以及电流斜率不一致，CPLD根据步骤5所得到的判定结果，结合步骤2分阶段调整不同驱动电压施加的时间，先调节从模块的电流沿与主模块一致，再调节从模块的电流斜率与主模块一致，最终实现两SiC MOSFET模块在开关瞬间电流沿以及电流斜率一致。2.根据权利要求1所述的一种SiC MOSFET模块主动并联均流控制方法，其特征在于，所述步骤2具体为：开通信号到来前，CPLD控制栅极驱动单元输出电压保持在V
GG4
，确保SiC MOSFET可靠关断；开通信号到来时，在经过延迟时间t
delay1
后CPLD控制栅极驱动单元输出V
GG1
；当SiC MOSFET模块电流开始上升时，CPLD控制栅极驱动单元输出V
GG2
，在延迟时间t
delay2
之后，CPLD控制栅极驱动单元输出V
GG1
一直到SiC MOSFET模块完全导通；关断信号到来前，CPLD控制栅极驱动单元输出电压保持在V
GG1
，确保SiC MOSFET开通；关断信号到来时，在经过延迟时间t
delay3
后CPLD控制栅极驱动单元输出V
GG4
；当SiC MOSFET电流开始下降时，CPLD控制栅极驱动单元输出V
GG3
，在延迟时间t
delay4
之后，CPLD控制栅极驱动单元输出V
GG4
，一直到SiC MOSFET模块完全关断。3.根据权利要求2所述的一种SiC MOSFET模块主动并联均流控制方法，其特征在于，所述步骤5)中判定两只并联SiC MOSFET模块在开关瞬间电流沿以及电流斜率是否一致具体为：设CPLD的振荡周期为T，在开通过程中，CPLD计算步骤4所得电流开始上升时刻差值ΔT
d,on
＝T1‑
T2，若ΔT
d,on
＜
‑
T，则从模块后开通；若ΔT
d,on
＞T，则从模块先开通；若
‑
T≤ΔT
d,on
≤T，则两只SiC MOSFET模块电流沿已一致；CPLD计算步骤4所得电流上升至同一值的时刻差值ΔT
s,on
＝T3‑
T4，若ΔT
s,on
＜
‑
T，则从模块电流斜率较小；若ΔT
s,on

【专利技术属性】
技术研发人员：文阳，杨媛，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：