[发明专利]一种提取碳化硅逆变器的寄生参数的方法

说明书

本发明公开了一种提取碳化硅逆变器的寄生参数的方法，包括：获得碳化硅逆变器的物理结构参数，并由此建立逆变器的三维模型，从而得到基础三维模型；在基础三维模型中设置导体的材料属性以及电流流入位置和电流流出位置；仿真电路运行情况，以提取寄生电感和寄生电阻；在基础三维模型中设置导体的材料属性，并分别设置正直流母线与参考地之间、负直流母线与参考地之间以及逆变器各桥臂中点与散热器之间的电压差；仿真电路运行情况，以提取寄生电容。本发明能够在逆变器的设计过程中通过软件仿真的方法准确提取逆变器的寄生参数，以降低生产成本，并缩短制作周期。

技术领域

本发明属于逆变器领域，更具体地，涉及一种提取碳化硅逆变器的寄生参数的方法。

背景技术

宽禁带半导体碳化硅(SiC)功率器件具有功率密度大、开关损耗小、适合高频工作、高温稳定性好等优点，最近十年碳化硅电力电子器件得到了飞速的发展，主流半导体厂商都投入相关的研发和生产。但由于碳化硅器件开关速度很快，由此引起的尖峰电压可能会对驱动信号产生影响，甚至危及设备及人身安全。因此，需要对逆变器内部的寄生参数进行提取，进而确定所需采取的降低寄生参数的措施，以提高电磁兼容性。

目前，往往是在逆变器成品加工出来后利用阻抗分析仪等仪器对寄生参数，在设计过程中却没有采取相应的措施准确提取逆变器的寄生参数，这样不仅会提高生产成本，还会提高返工几率，从而延长制作周期。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种提取碳化硅逆变器的寄生参数的方法，其目的在于，在逆变器的设计过程中通过软件仿真的方法准确提取逆变器的寄生参数，以降低生产成本，并缩短制作周期。

为实现上述目的，本发明提供了一种提取碳化硅逆变器的寄生参数的方法，包括如下步骤：

(1)获得碳化硅逆变器的物理结构参数，并由此建立逆变器的三维模型，从而得到基础三维模型；

(2)在基础三维模型中设置导体的材料属性以及电流流入位置和电流流出位置；仿真电路运行情况，以提取直流母排正负极板的寄生电感和寄生电阻，以及各开关管的寄生电感和寄生电阻；

(3)在基础三维模型中设置导体的材料属性，并分别设置正直流母线与参考地之间、负直流母线与参考地之间以及逆变器各桥臂中点与散热器之间的电压差；仿真电路运行情况，以提取正直流母线与参考地之间、负直流母线与参考地之间以及逆变器各桥臂中点与散热器之间的寄生电容；

其中，碳化硅逆变器中各开关管均为碳化硅MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)。

进一步地，步骤(2)中，提取直流母排正负极板的寄生电感和寄生电阻，以及各开关管的寄生电感和寄生电阻，包括：

对于任意一相桥臂，将桥臂上开关管漏极至正直流母线之间的桥臂部分划分为第一段，将桥臂上开关管源极至桥臂中点之间的桥臂部分划分为第二段，将桥臂下开关管漏极至桥臂中点之间的桥臂部分划分为第三段，将桥臂下开关管源极至负直流母线之间的桥臂部分划分为第四段；分别提取每一段的寄生参数；

由于开关管的运行情况难以准确仿真，将各桥臂划分为不包含开关管的多个分段，并采用分段提取的方法分别提取桥臂每一段的寄生参数，能够提高所提取的寄生参数的准确度。

进一步地，步骤(2)和步骤(3)中，所设置的导体的材料属性为导体电导率；由于不同材质的导体具有不同的电导率，并且在提取寄生参数的过程中，电导率是非常重要的参量，通过设置导体的电导率完成对导体材料属性的设置，能够提高所提取的寄生参数的准确度。