[发明专利]双主回路驱动装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种双主回路驱动装置及其控制方法，由IGBT三相桥式逆变电路和SIC‑MOSFET三相桥式逆变电路构成双主回路；微控制器输出的PWM驱动信号联通多路选通器，多路选通器通过单刀双掷选通IGBT驱动与保护电路或SIC‑MOSFET驱动与保护电路；SIC‑MOSFET驱动与保护电路输出PWM驱动信号连接SIC‑MOSFET三相桥式逆变电路；IGBT驱动与保护电路输出PWM驱动信号连接IGBT三相桥式逆变电路。微控制器输出的导通控制信号与多路选通器联通；多路选通器根据导通控制信号确定需要选通的主回路。根据IGBT和SIC‑MOSFET的损耗差值百分比，优化主回路选通控制方法，动态选择主回路。本发明可用于电驱动系统，提升驱动系统效率，对于提高电能利用效率，实现节能减排目标具有重要意义。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种双主回路驱动装置及其控制方法。

背景技术

影响交流电驱动系统效率的主要环节有：电机效率和电力电子驱动装置效率。工程上常用的提升电力电子驱动装置效率的方法包括：优化电机驱动控制方法和新型脉冲宽度调制方法。

优化电机驱动控制方法，例如：专利CN112060923A，电驱动系统的效率提升方法、装置及介质、电机控制器，提供了一种实时根据母线电压和电机温度，动态调整d轴电流和q轴电流的驱动控制方法；专利CN111781853A，一种电动汽车电驱动系统效率优化方法，提出了根据网联车辆信息寻找最优励磁电流值的优化驱动控制方法。

新型脉冲宽度调制方法，例如：Zhengnan L,Qing C,Xin H,et al.A new methodto suppress the limit cycle of PWM Inverter[C]//2017China InternationalElectrical and Energy Conference(CIEEC).IEEE,2017:687-692，提出通过DPWM控制方法通过降低开关损耗，一定程度上提升了电力电子驱动装置的效率。

传统的中大功率电力电子驱动装置通常采用绝缘栅双极晶体(IGBT)作为主回路驱动元件。近年来，得益于宽禁带电力电子器件的发展，碳化硅-金属半导体氧化物场效应管(SIC-MOSFET)得到了很大的应用，SIC-MOSFET相对于IGBT具有如下优点：更低的开关损耗；小电流情况下，更低的导通损耗。

由于IGBT在关断时存在拖尾现象，延长了关断时间，关断能量E＝U*I*t，因此拖尾电流I和t越大，关断过程中的损耗就越大；而SIC-MOSFET由于消除了关断过程中的电流拖尾，I在更短的时间内将至0，且时间只有IGBT的1/4。因此，SIC-MOSFET具有更低的开关损耗。

SIC-MOSFET的导通压降和电流均成正比关系，Vds＝I*Rdson；而IGBT的导通压降Vce通常具有一个较大的门槛值。因此，在小电流工作状态时，SIC-MOSFET具有更低的导通损耗。

基于SIC-MOSFFET的上述优点，可采用SIC-MOSFET取代IGBT，可以在一定程度上提升电力电子驱动装置的效率。一般而言，相比于IGBT，采用SIC-MOSFET可提升7％左右的驱动效率(取决于工况和额定值，该值仅为工程概数)。

但是，单纯的采用SIC-MOSFET取代IGBT并不能实现效率的最优，因为IGBT的导通压降Vce随Ic呈非线性变化，且大电流时Vce增加不明显。基于此，当系统工作于大电流时，SIC-MOSFET的导通压降反而高于IGBT，较高的导通压降反而造成该工况下其驱动效率不如IGBT。

因此，构建IGBT和SIC-MOSFET双主回路驱动装置；通过全工况实验，构建IGBT主回路和SIC-MOSFET主回路的效率MAP图，根据该MAP图，动态的选择高效的主回路，是实现电力电子驱动装置效率提升的可行方法。

发明内容