一种基于归并式电感实现多支路并联均流的方法

背景技术：

1、随着sic mosfet器件的可靠性不断提高，自身成本的逐渐降低，人们开始逐渐挖掘sic mosfet的应用潜力。由于生产成本、制造工艺等因素的限制，导致单个sic mosfet的通流能力有限，其单个器件容量依然无法满足大容量电力电子设备的要求，因此只能通过对sic mosfet并联连接的方式进行扩容，来满足大功率场合的需求。由于器件之间的参数存在分散性，回路寄生参数缺乏一致性，多个sic mosfet并联时，不可避免地会存在电流不均衡的现象，包括导通后的静态电流不均衡，以及开关过程中的动态电流不均衡，不均衡的电流使得器件产生了不对等的损耗、开关速度、电压和电流应力，尤其容易在最薄弱的器件上形成更高的过冲应力引起器件损坏，并危及其他并联器件的安全。

2、为了改善sic mosfet并联单元的均流性能，国内外已经进行了大量的研究，主要集中在两个方向，一是通过优化布局改善均流性能，二是通过主动增加外部辅助电路实现强制均流。在优化布局方面：hans-peter nee教授课题组通过并联10只sic mosfet功率模块组成一个并联半桥单元。该方案采用分布式电容布置，并采用独立驱动分别控制每个sicmosfet功率模块。但是均流效果不是特别理想。在主动增加外部辅助电路方面：曾正副教授课题组通过增加差模耦合电感(dmc)来抑制并联sic mosfet之间的不平衡瞬态电流，但是该方法在多支路并联时并不适用。因此提高多个开关器件的并联均流能力，延长器件使用寿命，具有重大的研究意义。

技术实现思路

1、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：基于归并式电感实现多支路并联均流的方法。包含如下步骤：1)搭建出三相svpwm整流器四支路并联模型；2)对并联四支路电流进行测试分析，找出引起电流不均的参数；3)计算分析特性参数与每条支路电流的关系；4)构建附加均流电阻的四支路并联主动均流模型；5)构建附加归并式电感的四支路并联主动均流模型；6)对比分析附加均流电阻与附加归并式电感的优缺点。

2、根据本发明提供一种基于归并式电感实现多支路并联均流的方法，还可以具有这样的技术特征，其中，步骤1)中搭建出三相svpwm整流器四支路并联模型包括以下步骤：可以从该模型中分析三相整流桥中开关管并联时的电流变化情况。

3、根据本发明提供一种基于归并式电感实现多支路并联均流的方法，还可以具有这样的技术特征，其中，步骤2)中对并联四支路电流进行测试分析，找出引起电流不均的参数包括以下步骤：通过分析四条支路电流情况，找出对电流瞬态和电流稳态造成影响的特性参数。

4、根据本发明提供一种基于归并式电感实现多支路并联均流的方法，还可以具有这样的技术特征，其中，步骤3)中计算分析特性参数与每条支路电流的关系包括以下步骤：可以通过计算找出特征参数与每条支路电流的对应关系以及特征参数对每条支路电流影响情况。

5、根据本发明提供一种基于归并式电感实现多支路并联均流的方法，还可以具有这样的技术特征，其中，步骤4)中构建附加均流电阻的四支路并联主动均流模型，利用阻抗平衡法给四条并联支路的漏极外都串联接入一个小电阻，该电阻称之为均流电阻。通过附加均流电阻实现多支路并联是目前并联均流领域常用的方法，用该方法与本发明所提出的附加归并式电感实现均流进行对比，能够更为清晰地揭示采用归并式电感实现均流的优势与局限。

6、根据本发明提供一种基于归并式电感实现多支路并联均流的方法，还可以具有这样的技术特征，其中，步骤5)中构建附加归并式电感的四支路并联主动均流模型包括以下步骤：该模型由三个互感线圈通过归并方式实现四支路并联均流。由于器件参数和回路寄生参数不一致引起的支路电流偏差在磁芯中产生感应电动势，由法拉第电磁感应定律，该电动势将驱使不平衡电流保持为零，故而能实现偏差支路的均流。通过两两归并方式最终实现四支路主动均流。

7、根据本发明提供一种基于归并式电感实现多支路并联均流的方法，还可以具有这样的技术特征，其中，步骤6)中对比分析附加均流电阻与附加归并式电感的优缺点包括以下步骤：得出附加归并式电感实现均流比现在常用的附加均流电阻实现均流的效果更好。

8、本发明的有益效果是：构建出归并式电感实现四支路并联主动均流模型，从而提出一种基于归并式电感实现多支路并联均流的方法。首先，对开关器件并联时所引起的分流不均问题进行了分析，获得器件内部参数和外部线路参数，提取动态和静态不均流的关键参数，减小分散性提高匹配度；其次，提出了基于归并式电感实现四支路自主均流，从理论上深度分析归并式电感在电流均衡分配中的磁耦合作用，优化设计归并式电感的磁路和电路参数，从而提高了多支路并联均流的可靠性和稳定性。

9、本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

技术特征：

1.一种基于归并式电感实现多支路并联均流的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于归并式电感实现多支路并联均流的方法，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的基于归并式电感实现多支路并联均流的方法，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的基于归并式电感实现多支路并联均流的方法，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的基于归并式电感实现多支路并联均流的方法，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的基于归并式电感实现多支路并联均流的方法，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的基于归并式电感实现多支路并联均流的方法，其特征在于：

技术总结本发明公开了一种基于归并式电感实现多支路并联均流的方法，所述方法包括：搭建出三相SVPWM整流器四支路并联模型，对三相整流器四支路电流进行测试分析；对引起并联支路电流不均的特性参数进行计算分析，获取出特性参数与每条支路电流的关系；构建出三相SVPWM整流器四支路并联主动均流模型；构建出以常见的附加均流电阻的方式对四支路电流进行均衡的对比分析；构建出归并式电感模型，通过附加归并式电感的方式对四支路电流进行均衡；通过计算以及仿真，对比分析出归并式电感对多支路并联均流的优点。本发明提供的方法能够有效提高多支路并联时的电流均衡能力，从而保证器件的安全。技术研发人员：刘金凤,郭瑞宇,段树鹏,李世纪受保护的技术使用者：哈尔滨理工大学技术研发日：技术公布日：2024/7/25