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基于Si和SiC混合器件的多元调控参数损耗模型构建方法技术

技术编号:41326168 阅读:8 留言:0更新日期:2024-05-13 15:03
基于Si和SiC混合器件的多元调控参数损耗模型构建方法,包括以下步骤:获取母线电压、负载电流和结温分别对Si IGBT和SiC MOSFET的单一开关损耗函数;结合混合器件采用的开关模式,根据单一开关损耗函数构建混合器件的开关损耗模型;获取驱动电压和结温分别对Si IGBT和SiC MOSFET的单一导通电阻函数;根据不同负载电流下混合器件内各器件分流特性差异和单一导通电阻函数,搭建混合器件的导通损耗模型;将开关损耗模型和导通损耗模型作为多元调控参数损耗模型。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及功率器件损耗,具体涉及基于si和sic混合器件的多元调控参数损耗模型构建方法。


技术介绍

1、目前能耗大功率的si器件和小功率的sic器件并联组成si igbt/sic mosfet混合器件,可以实现sic mosfet的高性能特性和si igbt低成本优势的折衷,si igbt/sicmsfet混合器件为提升器件性能提供了新的思路,为了推进混合器件的广泛应用,相关学者在si igbt/sic mosfet混合器件的损耗模型搭建开展了诸多研究。

2、现有技术中获取si/sic混合器件的损耗模型的方法一般是对si igbt/sicmosfet混合器件的开关损耗进行非线性拟合,根据双脉冲测试损耗的数据拟合出开关损耗的函数,此种方法基于固定的调控参数(驱动电压、驱动电阻),而驱动电压与混合器件的开关速度和导通电阻密切相关,驱动电压越大,混合器件的开关速度越高,且导通电阻越小,同时驱动电阻与混合器件的开关速度呈现负相关,即混合器件的暂稳态特性受到驱动电压和驱动电阻等调控参数影响,因此当混合器件调控参数(驱动电压、驱动电阻等)改变时,上述现有技术中所获得的开关损耗模型则不再适用,普适性较差,且需要进行大量混合器件的双脉冲开关损耗测试,模型搭建步骤较为繁琐。


技术实现思路

1、有鉴于此,本专利技术提供了基于si和sic混合器件的多元调控参数损耗模型构建方法,用以至少解决现有技术中的损耗模型基于固定的驱动电压与驱动电阻不能有效同时兼顾混合器件的多调控参数造成的混合器件损耗模型普适性较差的问题。

2、为了实现上述目的,本专利技术采用如下技术方案:

3、基于si和sic混合器件的多元调控参数损耗模型构建方法,混合器件包括si igbt和sic mosfet,包括以下步骤:

4、获取母线电压、负载电流和结温分别对所述si igbt和所述sic mosfet的单一开关损耗函数;

5、结合混合器件采用的开关模式,根据所述单一开关损耗函数构建混合器件的开关损耗模型;

6、获取驱动电压和结温分别对所述si igbt和所述sic mosfet的单一导通电阻函数;

7、根据不同负载电流下混合器件内各器件分流特性差异和所述单一导通电阻函数,搭建混合器件的导通损耗模型;

8、将所述开关损耗模型和所述导通损耗模型作为多元调控参数损耗模型。

9、优选的,所述单一开关损耗函数包括所述sic mosfet的开通损耗函数和关断损耗函数,还包括所述si igbt的开通损耗函数和关断损耗函数,其中:

10、,

11、,

12、,

13、,

14、式中:和分别表示所述sic mosfet的驱动电压、参考驱动电压、驱动电阻、参考驱动电阻、开通损耗参考值和结温;

15、和分别表示所述si igbt的驱动电压、参考驱动电压、驱动电阻、参考驱动电阻、开通损耗参考值和结温;

16、和分别表示负载电流、负载电流参考值、母线电压、母线电压参考值和结温参考值;

17、和分别表示所述sic mosfet的修正系数;

18、和分别表示所述si igbt的修正系数。

19、优选的,所述开关损耗模型包括混合开通损耗模型和混合关断损耗模型,所述混合开通损耗模型中包括所述sic mosfet的开通损耗函数和开通延迟时间内产生的额外导通损耗,所述混合关断损耗模型包括所述sic mosfet的关断损耗函数和关断延迟时间内产生的额外导通损耗,还包括所述si igbt关断时产生的关断损耗。

20、优选的,所述混合开通损耗模型和混合关断损耗模型具体为:

21、,

22、,

23、式中,表示负载电流,表示所述sic mosfet的导通电阻,表示所述单一sic msofet的开通时间,表示所述si igbt的开通延迟时间,表示所述siigbt的关断时间。

24、优选的,所述si igbt和所述sic mosfet的单一导通电阻函数分别为和,其中和与其自身的驱动电压负相关,与其自身结温线性正相关,具体的内容包括:

25、,

26、,

27、式中:和分别为所述sicmosfet的参考驱动电压、驱动电压、导通电阻温度影响因子、结温、驱动电压、驱动电压校正因子和-参考导通电阻;

28、和分别为所述si igbt的参考驱动电压、驱动电压、导通电阻温度影响因子、结温、驱动电压校正因子和参考导通电阻。

29、优选的,不同负载电流下混合器件内各器件分流特性差异的具体内容包括:

30、当混合器件负载电流小于拐点电流值时,混合器件的导通压降小于所述siigbt的导通阈值电压,仅流过所述sic mosfet;

31、当混合器件负载电流大于所述拐点电流值时,则由所述sic mosfet与所述si igbt共同分担。

32、优选的,不同负载电流下混合器件内各器件分流特性差异的具体表示为:

33、,

34、,

35、,

36、式中,:

37、,

38、,

39、,

40、式中,为流经所述sic mosfet的负载电流,为流经所述si igbt的负载电流,为所述混合器件的导通压降,为所述si igbt的单一导通电阻函数,为所述sicmosfet的单一导通电阻函数,为所述si igbt的导通阈值电压。

41、优选的,所述拐点电流值具体为:

42、,

43、式中,为igbt的导通阈值电压,为所述sic mosfet的单一导通电阻函数。

44、优选的,所述导通损耗模型表示为:

45、。

46、经由上述的技术方案可知,与现有技术相比,本专利技术公开提供了基于si和sic混合器件的多元调控参数损耗模型构建方法,具有以下有益效果:

47、1)本专利技术针对现有混合器件的损耗模型无法同时兼顾混合器件驱动电压与驱动电阻等多调控参数的问题,考虑到混合器件的驱动电压与驱动电阻等调控参数对损耗的影响,提出一种基于si igbt/sic mosfet混合器件的多元调控参数损耗模型构建方法,通过该方法所构建的损耗模型参数考虑更全面,应用范围更广、准确度更高;

48、2)本实验为基于调控参数优化的混合器件开关策略设计提供理论指导。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.基于Si和SiC混合器件的多元调控参数损耗模型构建方法,混合器件包括Si IGBT和SiC MOSFET,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于Si和SiC混合器件的多元调控参数损耗模型构建方法,其特征在于,所述单一开关损耗函数包括所述SiC MOSFET的开通损耗函数和关断损耗函数,还包括所述Si IGBT的开通损耗函数和关断损耗函数,其中:

3.根据权利要求1所述的基于Si和SiC混合器件的多元调控参数损耗模型构建方法,其特征在于,所述开关损耗模型包括混合开通损耗模型和混合关断损耗模型,所述混合开通损耗模型中包括所述SiC MOSFET的开通损耗函数和开通延迟时间内产生的额外导通损耗,所述混合关断损耗模型包括所述SiC MOSFET的关断损耗函数和关断延迟时间内产生的额外导通损耗,还包括所述Si IGBT关断时产生的关断损耗。

4.根据权利要求3所述的基于Si和SiC混合器件的多元调控参数损耗模型构建方法,其特征在于,所述混合开通损耗模型和混合关断损耗模型具体为:

5.根据权利要求1所述的基于Si和SiC混合器件的多元调控参数损耗模型构建方法,其特征在于,所述Si IGBT和所述SiC MOSFET的单一导通电阻函数分别为和,其中和与其自身的驱动电压负相关,与其自身结温线性正相关,具体的内容包括:

6.根据权利要求1所述的基于Si和SiC混合器件的多元调控参数损耗模型构建方法,其特征在于,不同负载电流下混合器件内各器件分流特性差异的具体内容包括:

7.根据权利要求6所述的基于Si和SiC混合器件的多元调控参数损耗模型构建方法,其特征在于,不同负载电流下混合器件内各器件分流特性差异的具体表示为:

8.根据权利要求6所述的基于Si和SiC混合器件的多元调控参数损耗模型构建方法,其特征在于,所述拐点电流值具体为:

9.根据权利要求7所述的基于Si和SiC混合器件的多元调控参数损耗模型构建方法,其特征在于,所述导通损耗模型表示为:

...

【技术特征摘要】

1.基于si和sic混合器件的多元调控参数损耗模型构建方法,混合器件包括si igbt和sic mosfet,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于si和sic混合器件的多元调控参数损耗模型构建方法,其特征在于,所述单一开关损耗函数包括所述sic mosfet的开通损耗函数和关断损耗函数,还包括所述si igbt的开通损耗函数和关断损耗函数,其中:

3.根据权利要求1所述的基于si和sic混合器件的多元调控参数损耗模型构建方法,其特征在于,所述开关损耗模型包括混合开通损耗模型和混合关断损耗模型,所述混合开通损耗模型中包括所述sic mosfet的开通损耗函数和开通延迟时间内产生的额外导通损耗,所述混合关断损耗模型包括所述sic mosfet的关断损耗函数和关断延迟时间内产生的额外导通损耗,还包括所述si igbt关断时产生的关断损耗。

4.根据权利要求3所述的基于si和sic混合器件的多元调控参数损耗模型构建方法,其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员:涂春鸣肖标朱梓贤郭祺肖凡龙柳韩硕
申请(专利权)人:湖南大学
类型:发明
国别省市:

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