【技术实现步骤摘要】
本申请属于逆变器，涉及并联型多电平逆变器控制技术，具体地，提供一种h桥型并联多电平逆变器开关模组及其优化方法与应用。
技术介绍
1、逆变器作为新能源汽车电机驱动系统的关键零部件，成为了推动新能源汽车发展的重要因素之一，同时，随着第三代宽禁带半导体材料的兴起，碳化硅基功率器件(sicmosfet)已逐步替代硅基功率器件(si igbt)，成为市场上构成逆变器的主流半导体功率器件。
2、将多个sic mosfet并联形成的逆变器并联多电平拓扑结构，可以满足大电流、高功率和高开关速度的工作状态。但是，并联拓扑结构的功率器件数目较多，会带来较大的损耗，从而产生大量热量导致功率器件损坏。特别是当逆变器处于轻载工况时，随着负载电流的减小，逆变器整体损耗应该也随之减小，然而在实际使用中发现，此时存在系统损耗反而增大的情况。
3、因此，有必要针对sic mosfet的开关损耗进行分析，并设计合理的结构和开关策略，以降低sic mosfet在工作过程中，特别是轻载工况下的能量损耗。然而，现有的大多数逆变器损耗优化的研究将目光放在了功率器件本身上，针对逆变器及其拓扑结构进行损耗上的优化，并通过寻找新型结构以及设计相应的控制策略来实现整体损耗的降低，尚属空白。
技术实现思路
1、为解决上述现有技术中存在的问题，本申请的第一方面提供一种h桥型并联多电平逆变器开关模组，包括两个开关单元以及一个h桥电感；
2、每个所述开关单元包括串联的第一功率器件和第二功率器件，其中，第一
3、两个所述开关单元的第一功率器件的漏极互相连接，以及，两个所述开关单元的第二功率器件的源极互相连接；
4、所述h桥电感的两端分别与两个所述开关单元的中性点连接。
5、优选地，所述第一功率器件与第二功率器件均为高电平导通型碳化硅基功率器件。
6、优选地，所述第一功率器件与第二功率器件的规格相同，所述h桥电感的电感值l满足下式：
7、
8、其中，ts、td分别为各个功率器件的相移时间与死区时间，vgs、vth分别为各个功率器件的栅源电压与阈值电压，rg、coss、ciss分别为各个功率器件的栅极驱动电阻、输入电容与输出电容。
9、本申请的第二方面提供一种h桥型并联多电平逆变器开关模组的优化方法，用于对上述h桥型并联多电平逆变器开关模组进行优化，包括以下步骤：
10、步骤一，获取所述h桥型并联多电平逆变器开关模组在一个完整的开关周期中的开关损耗；
11、步骤二，基于轻载工况下的零电压开关策略对所述h桥型并联多电平逆变器开关模组在一个完整的开关周期中的开关损耗进行优化，确定所述h桥电感的最优电感值。
12、进一步地，所述h桥型并联多电平逆变器开关模组在一个完整的开关周期中的开关损耗，包括各个开关单元的第一功率器件的反向开关损耗，以及各个开关单元的第二功率器件的正向开关损耗。
13、进一步地，所述基于轻载工况下的零电压开关策略对所述h桥型并联多电平逆变器开关模组在一个完整的开关周期中的开关损耗进行优化，具体为当逆变电路在轻载工况下达到稳态时，使所述h桥型并联多电平逆变器开关模组满足以下约束条件：
14、第一约束条件，一个完整的开关周期的开始和结束时的电感电流相等；
15、第二约束条件，所述h桥电感的两端的电压在一个完整的开关周期内对称变化；
16、第三约束条件，各个开关单元的第一功率器件在一个完整的开关周期内的反向开关损耗最小。
17、优选地，当输出电流小于等于额定工况点电流的10％时，逆变电路处于轻载工况。
18、优选地，所述第一功率器件和第二功率器件均包括高电平导通的沟道、肖特基二极管，并具有寄生输出电容。
19、优选地，所述h桥型并联多电平逆变器开关模组在一个完整的开关周期中包含4个充放电间隔，并在每个所述充放电间隔中通过所述h桥电感对其中一个开关单元的两个功率器件的寄生输出电容分别进行充电及放电；
20、所述第三约束条件为在每个所述充放电间隔中，所述h桥电感对一个开关单元的两个功率器件的寄生输出电容分别进行彻底的充电和放电。
21、本申请的第三方面提供一种应用上述h桥型并联多电平逆变器开关模组的逆变器，用于将直流电源输出的电流转换为多相电机的输入电流，其中，每相输出电流通过至少一个所述h桥型并联多电平逆变器开关模组及对应的级联耦合电感网络生成。
22、本申请的实施例的技术方案，在两条并联的开关控制电路之间形成由电感连接的h桥结构，通过电感电流对功率器件中的寄生输出电容进行充放电，从而抑制了轻载工况下由于寄生输出电容中存在的多余电荷导致的额外反向开关损耗，实现了逆变器在各种工况下的零电压开关。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种H桥型并联多电平逆变器开关模组，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的H桥型并联多电平逆变器开关模组，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的H桥型并联多电平逆变器开关模组，其特征在于，
4.一种H桥型并联多电平逆变器开关模组的优化方法，用于对权利要求1所述的H桥型并联多电平逆变器开关模组进行优化，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的H桥型并联多电平逆变器开关模组的优化方法，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的H桥型并联多电平逆变器开关模组的优化方法，其特征在于，所述基于轻载工况下的零电压开关策略对所述H桥型并联多电平逆变器开关模组在一个完整的开关周期中的开关损耗进行优化，具体为当逆变电路在轻载工况下达到稳态时，使所述H桥型并联多电平逆变器开关模组满足以下约束条件：
7.根据权利要求6所述的H桥型并联多电平逆变器开关模组的优化方法，其特征在于：
8.根据权利要求6所述的H桥型并联多电平逆变器开关模组的优化方法，其特征在于：
9.根据权利要求8所述的H桥型并
10.一种应用权利要求1所述的H桥型并联多电平逆变器开关模组的逆变器，用于将直流电源输出的电流转换为多相电机的输入电流，其中，每相输出电流通过至少一个所述H桥型并联多电平逆变器开关模组及对应的级联耦合电感网络生成。
...【技术特征摘要】
1.一种h桥型并联多电平逆变器开关模组，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的h桥型并联多电平逆变器开关模组，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的h桥型并联多电平逆变器开关模组，其特征在于，
4.一种h桥型并联多电平逆变器开关模组的优化方法，用于对权利要求1所述的h桥型并联多电平逆变器开关模组进行优化，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的h桥型并联多电平逆变器开关模组的优化方法，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的h桥型并联多电平逆变器开关模组的优化方法，其特征在于，所述基于轻载工况下的零电压开关策略对所述h桥型并联多电平逆变器开关模组在一个...
【专利技术属性】
技术研发人员：王大方，李琪，黄健齐，孔德宽，许彭斌，高振江，金毅，江永伦，秦瑛康，孙浩男，张昱瑾，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：
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。