基于耦合电感的SiC MOSFET并联均流控制方法

专利类型：发明专利 

语 言：中文 

申 请 号：CN201610139323.8 

申 请 日：20160311 

发 明 人：曾正邵伟华胡博容廖兴林李辉冉立 

申 请 人：重庆大学 

申请人地址：400044 重庆市沙坪坝区沙正街174号 

公 开 日：20180605 

公 开 号：CN105790583B 

代 理 人：谢殿武 

代理机构：北京海虹嘉诚知识产权代理有限公司 11129 

摘　　要：本发明提供的一种基于耦合电感的SiC?MOSFET并联均流控制方法，在并联SiC?MOSFET的各支路上均串联一个电感线圈，且各支路的电感线圈耦合于一个公共的磁芯上，通过本方法，能够对包括动态不平衡电流以及静态不平衡电流在内的不平衡电流进行抑制，从而保证并联SiC?MOSFET的各支路的电流均衡性，并且有效降低各SiC?MOSFET器件的开通和关断损耗差异，有效避免不均衡应力的出现，对各SiC?MOSFET器件进行有效地保护，延长使用寿命，提升并联器件的电气性能和耐用性。 

主 权 项：一种基于耦合电感的SiC?MOSFET并联均流控制方法，其特征在于：在两个并联SiC?MOSFET的各支路上均串联一个电感线圈，且各支路的电感线圈耦合于一个公共的磁芯上；各支路的电感线圈的匝数相等；根据耦合电感根据如下方法均衡各支路的电流：根据安培环路定理：其中，n为线圈匝数，i为流过线圈的电流，H为磁场强度，R为线圈的半径；当两个线圈匝数相等时，差模电感L_diff和由差模电流产生的感应电动势u_diff满足：ΔΦ＝ΔBS为差模磁通，S为磁芯的横截面积，ΔB为磁场强度：△B＝μ_rμ₀(H₁?H₂)(11)，其中，μ₀为空气磁导率，μ_r为磁芯的相对磁导率，H₁和H₂分别为由电流i_d1和i_d2产生的磁场强度，因此，由(11)式可得：$\Delta B={\mathrm{n\mu }}_r{\mu }_0\frac{i_{d1}-i_{d2}}{2\pi R}---\left(12\right);$由(10)和(12)式可得感应电动势u_diff为：$u_{diff}=L_{diff}\frac{{\mathrm{d\Delta i}}_d}{dt}={\mu }_r{\mu }_0\frac{n^{2}S}{2\pi R}\frac{{\mathrm{d\Delta i}}_d}{dt}---\left(13\right);$差模电感可以表示为：在稳态时，id1＝id2，流过线圈的电流相等，在磁芯中产生的磁场相互抵消，线圈之间没有耦合作用；此时，线圈中的磁通为与空气铰链的漏磁通，耦合电感等效于功率回路中寄生电感：$L_{\sigma }=n^2{\mu }_0\frac{S}{l}---\left(15\right);$此时，DUT1和DUT2总电流i_dp和不平衡电流i_dn＝Δi_d，有：$I=\left[\begin{array}{c}{i}_{dp}\\ i_{dn}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& -1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{d1}\\ i_{d2}\end{array}\right]---\left(16\right);$对应的回路阻抗Z_p和Z_n，有：$\left[\begin{array}{c}{Z}_p\\ Z_n\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& -1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{Z}_1\\ Z_2\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{L}_{\sigma }\\ L_{diff}\end{array}\right]---\left(17\right)$等式右边第一项为不采用耦合电感时平衡电流和不平衡电流分量的回路阻抗，第二项由耦合电感引入；其中，$Z=\left[\begin{array}{c}{Z}_1\\ Z_2\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{R}_1+{\mathrm{sL}}_1+R_{ds1}\\ R_1+{\mathrm{sL}}_1+R_{ds2}\end{array}\right]---\left(18\right)$DUT1和DUT2并联端的电压$v_{ds}=Z^{T}I=\left[\begin{array}{cc}{Z}_p& Z_n\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{dp}\\ i_{dn}\end{array}\right]=Z_p{i}_{dp}+Z_n{i}_{dn}---\left(19\right)$由于v_ds为有限常数定，且L_diff>>L_σ，当器件处于非关断状态时，有|Z_n|>>|Z_p|，并联器件的不平衡电流i_dn趋于零。 

关 键 词：不平衡电流;支路;电感线圈;均流控制;耦合电感;并联;延长使用寿命;动态不平衡;并联器件;电气性能;关断损耗;耦合;不均衡;均衡性;耐用性;有效地;磁芯;串联;开通;保证 

法律状态： 

IPC专利分类号：H02M3/158(2006.01)I,H02M1/14(2006.01)I