[发明专利]一种高频逆变器低杂散电感回路设计方法

说明书

本发明属于高频逆变器技术领域，具体涉及一种高频逆变器低杂散电感回路设计方法。换流回路的主母排采用叠层结构，所述主母排包括正铜排和负铜排两层铜排，正铜排和负铜排的宽度、长度及厚度相同；根据所述主母排中铜排的宽度、长度以及两层铜排的间距对主母排杂散电感的影响，确定电感期望值下的主母排的尺寸规格；在所述主母排上设置吸收电容模块，用于抑制母排电感引起的电压尖峰，降低回路等效电感；吸收电容模块包括若干个并联设置的小电容，通过双脉冲测试电路的等效电路确定所述吸收电容模块中小电容的容值；基于Q3D和simplorer联合仿真，并通过改变吸收电容模块中小电容的数量或通过改变主母排的尺寸规格，获得符合最终电感期望值的功率回路。

技术领域

本发明属于高频逆变器技术领域，具体涉及一种高频逆变器低杂 散电感回路设计方法。

背景技术

逆变器被广泛应用于通讯、交通和电力等诸多领域，并且正在朝 着高频率、高效率和小体积的方向发展。随着逆变器对体积和效率的 要求提高，其工作频率必然要不断提高。更快的开关速度导致开关器 件对杂散电感更加敏感，在开关过程中容易带来严重的问题，如电压 应力，电磁干扰和额外的功率损耗等。因此高频逆变器对回路杂散参 数的要求更加苛刻，尤其在大功率逆变器中，为了消除杂散电感所引 起的电压过冲问题，必须尽量优化主回路的杂散参数。

现有技术也是通过设计叠层母排，也有提出吸收电容，问题在于 没有系统的母排设计原则与吸收电容选取和布局原则。高频逆变器 中，开关速度快，电流变化率大，电流变化率和回路电感作用会产生 电压过冲，影响功率器件正常使用。

因此，目前对高频逆变器母排进行低感设计不系统，对开关管造 成电压过冲较大是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种高频逆变器低杂散电感回 路设计方法，换流回路的主母排采用叠层结构，利用镜像电流的耦合 原理降低主母排的杂散电感；另外，在主母排上设置吸收电容模块， 双管齐下，能够有效抑制开关管两端的电压过冲和电磁干扰。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高频逆变器低杂散电感回路设计方法，所述方法包括：

换流回路的主母排采用叠层结构，以利用镜像电流的耦合原理 降低主母排的杂散电感；所述主母排包括正铜排和负铜排两层铜排， 正铜排和负铜排的宽度、长度及厚度相同；根据所述主母排中铜排的 宽度、长度以及两层铜排的间距对主母排电感的影响，确定电感期望 值下的主母排的尺寸规格；

在所述主母排上设置吸收电容模块，用于抑制母排电感引起的 电压尖峰，降低回路等效电感；所述吸收电容模块包括若干个并联设 置的小电容，通过双脉冲测试电路的等效电路确定所述吸收电容模块 中小电容的容值；

基于Q3D和simplorer联合仿真，并通过改变吸收电容模块中 小电容的数量或通过改变主母排的尺寸规格，获得符合最终电感期望 值的功率回路。

进一步地，所述根据所述主母排中铜排的宽度、长度以及两层 铜排的间距对主母排杂散电感的影响，确定电感期望值下的主母排的 尺寸规格，具体为：

(1)通过毕奥萨伐定律和安培环路定理得到母排杂散电感计算 公式：

式中，μ₀为常数，μ₀＝4π×10^-7H/m，b为主母排中铜排的宽度，l为主母排中铜排的长度，D为主母排中两层铜排的间距；L_bb为叠层 主母排的电感，即母排杂散电感；

(2)根据实际布局，将主母排中铜排的宽度、长度以及两层铜 排的间距中的一项作为限制条件，绘制(b,D,L_bb)、(D,l,L_bb)或者 (b,l,L_bb)曲线图；