[发明专利]一种改善SiC逆变器可靠性的驱动方法与系统

摘要

本发明提供了一种改善SiC逆变器可靠性的驱动方法与系统，其属于使用主动驱动电路调节SiC逆变器各功率单元中功率器件结温的方法，具体通过包括低频判断、结温均衡控制和结温平滑控制的步骤1～7计算出所需的结温温升和电路参数，从而提升或降低逆变器中SiC器件结温，此外该方法和系统可以对任意功率器件进行独立调节。本发明的优点在于，通过SiC逆变器稳定运行时进行结温均衡控制，能降低散热条件最差的功率器件的平均结温，同时在逆变器低输出频率运行时进行结温平滑控制，降低所有功率器件的结温波动，从而提高整机的寿命和可靠性。

主权项

1.一种改善SiC逆变器可靠性的驱动方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：获取每个功率器件的实时结温T_j，i计算各个功率器件的实时结温T_j，i，并保存最大结温T_max，i，最小结温T_min，i及平均结温T_m，i至存储器中，其中下标i代表SiC逆变器的多个功率器件中的第i个功率器件；步骤2：低频判断由输出电流频率判断SiC逆变器是否运行于低输出频率，如果是，则执行步骤3的结温平滑控制，否则跳过步骤3执行步骤4的结温均衡控制；步骤3：结温平滑控制保持功率器件升温阶段的结温不变，降温阶段通过增加结温ΔT_ctrl，来降低总结温波动，以提高功率循环次数N_f，首先根据步骤1中记录的结温分别计算出所有功率器件最大结温的平均值T_max，all与最小结温的平均值T_min，all：然后，根据设定的最小功率循环次数N_f，min，通过数值算法计算降温阶段结温最小值T_f，其满足公式：A与a是器件相关常数，通常由实验测得，E_a为激活能量常数，取7.8×10⁴J/mol，k_B为玻尔兹曼常量，其值为8.314J/(mol·K)；最后根据实时结温T_j，i计算每个功率器件所需温升：ΔT_ctrl，i＝T_f‑T_j，i得出每个功率器件的温升ΔT_ctrl，i后，执行步骤5；步骤4：结温均衡控制通过降低散热条件最差的功率器件的平均结温，提高功率循环次数N_f，根据步骤1中保存的每个功率器件的平均结温T_m，i，计算所有功率器件平均结温的平均值T_m，all：以温度T_m，all作为目标温度计算每个功率器件所需的温升ΔT_ctrl，i，ΔT_ctrl，i＝T_m，all‑T_m，iΔT_ctrl，i为正值时器件升温，为负数时器件降温。步骤5：计算各功率器件所需的芯片损耗P_s；步骤6：计算门极电压V_g和门极电阻R_g；步骤7：主动驱动电路工作控制主动驱动电路动作，改变驱动电压或切换驱动电阻，以改变功率器件的损耗实现结温控制。