本技术介绍了一种创新的高频SiC半桥逆变器缓冲电路设计技术,该技术采用电压型逆变器的半桥拓扑结构,构建了相应的试验电路,并进行了高频SiC半桥逆变器的实验研究,以优化电路性能。
背景技术
在设计高开关频率电力电子变换器的过程中,经常会使用到碳化硅(SiC)等宽禁带半导体作为开关器件,该类器件电子漂移速度高具有更快的速度、更低的导通电阻以及更高的结温给高开关频率工作的逆变器带来了可能。但高开关频率意味着电路中出现高dv/dt和di/dt,其会在高频电路的寄生电感回路和开关管寄生电容以及主回路元件寄生参数之间产生谐振,引起开关管两端在开通关断的瞬态出现尖峰过压现象,尤其是关断过电压常常超过直流电源的1倍,其不仅会带来输出波形的失真,精度下降,并且由于开关管的耐压能力有限,在大功率高压应用的SiC会由于尖峰振荡过大导致开关管被击穿。
为了让解决上述问题,一般是在开关管的两端并联缓冲电路,缓冲电路由缓冲电容和缓冲电阻组成,这两个元器件的参数的设计目前方法分为三种:第一种是搭建双脉冲试验平台电路后对单个开关管的振荡频率进行分析然后对其进行建模分析对缓冲电路不断调整参数进行优化得到值,该方法从双脉冲实验平台入手,但在实验电路的搭建过程中要大量的经验来选取合适的二极管、电容、电感要求较为严格,过程较为复杂并且对于常见的桥式电路没有针对性,仅针对单个管子的状态;第二种是根据并联缓冲电路前后波形的振荡频率来计算电路中总的寄生电容值和寄生电感值然后加入缓冲电路进行优化分析电路,该方法依赖于公式计算的精确性计算过程较为复杂不适用于正向设计参数;第三种是对波形的振荡频率产生原因进行反推计算电路中总的寄生电容值和寄生电感值,该方法对主回路电感电容产生振荡的机理进行数学建模从而从振荡角度求解主回路的电感参数,没有考量开关管寄生参数在振荡中的印象且计算复杂。上述设计方法大多涉及复杂的计算过程,搭建复杂的双脉冲电路且对单一开关管开关状态的考量,针对目前应用最多的桥式结构提出一种针对桥式电路中的高频SiC器件缓冲电路的设计具有重要意义。
实现思路