[发明专利]一种SiC MOSFET串联电路

说明书

本发明公开了一种SiC MOSFET串联电路，该电路通过使用碳化硅器件直接串联，可以实现至少6kV的高耐压和开关频率几十kHz的功率器件，不仅提高了器件的运行效率和频率，而且有效的控制了成本；还实现了完整的器件保护和启动过程控制，非常适合于高压、高温、高功率密度电力电子变换器领域。

技术领域

本发明涉及一种SiC MOSFET串联电路，属于电力电子的技术领域。

背景技术

近年来，高压大功率电力电子在电机变频调速、海上风电、轨道交通等领域得到广泛应用。为克服硅基功率器件开关频率低和损耗高等缺点，可以有效降低开关损耗和提高等效开关频率的多电平变流器越来越多地应用于大功率、中高压领域。虽然多电平变流器具有开关频率低，输出波形质量高，系统效率高等优点，但多电平变流器由于其使用的开关器件和储能器件数量较多，一方面造成其体积较大，另一方面造成其控制和调制技术比较复杂，同时系统散热也相对困难，不能使用在高功率密度变流器领域。近年来，随着技术的进步，开关频率几十甚至上百kHz新型碳化硅器件已出现，但到目前为止，只有1200V和1700V的SiC MOSFET和SiC MOSFET有一些商业化产品，更高电压等级SiC器件还处于实验室研究阶段，还未得到大规模推广。此外，目前也有一些SiC器件串联方案，但由于采用器件混合模式，不仅增加了驱动的复杂度，也降低了可靠性；另外的一些串联方案，往往采用有损的均压方式，不利于高频化。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种SiC MOSFET串联电路。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种SiC MOSFET串联电路，包括N个MOSFET管和N个MOSFET管驱动电路；

N个MOSFET管依次串联构成MOSFET串，第i个MOSFET管的漏极与第i+1个MOSFET管的源极连接，i为整数，1≤i≤N-1，第1个MOSFET管的源极为MOSFET串的源极，第1个MOSFET管的栅极为MOSFET串的栅极，第N个MOSFET管的漏极为MOSFET串的漏极；

第1个MOSFET管驱动电路向第1个MOSFET管的栅极输入驱动脉冲P_GM，其余N-1个MOSFET管驱动电路依次串联，第2个MOSFET管驱动电路的输入端与第1个MOSFET管的源极连接，第j个MOSFET管驱动电路的输出端还与第j个MOSFET管的栅极连接，2≤j≤N。

还包括N个驱动电阻，驱动电阻的两端分别与MOSFET管驱动电路的输出端以及该MOSFET管驱动电路驱动的MOSFET栅极连接。

第2个至第N个MOSFET管驱动电路结构一致，包括驱动电源、二极管、静态均压电阻和电阻电容串联回路，驱动电源的正极与二极管的阳极连接，驱动电源的负极、静态均压电阻的一端以及电阻电容串联回路的一端连接成第一节点，第一节点为MOSFET管驱动电路的输入端；二极管的阴极、静态均压电阻的另一端以及电阻电容串联回路的另一端连接成第二节点，第二节点为MOSFET管驱动电路的输出端。

第1个MOSFET管驱动电路为图腾柱电路。

外部电源连接第1个隔离DC-DC，第1个隔离DC-DC的输出即为第1个驱动电路的驱动电源，第i个驱动电路的驱动电源连接第i+1个隔离DC-DC，第i+1个隔离DC-DC的输出即为第i+1个驱动电路的驱动电源。

第N个MOSFET管驱动电路的输出端与第N个MOSFET管的漏极之间设置有电阻电容串联回路，电阻电容串联回路两端还并接有静态均压电阻。

N＝6。