本實(shí)用新型屬于電動(dòng)機(jī)功率變換器領(lǐng)域，具體涉及一種開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)功率變換器功率器件并聯(lián)均流裝置。

背景技術(shù)：

開關(guān)磁阻電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)速范圍寬、無(wú)稀土、成本低的優(yōu)勢(shì)，在提倡新能源的大趨勢(shì)下有著廣闊的發(fā)展前景。目前為止，中大功率的開關(guān)磁阻電機(jī)功率變換器一般選用IGBT作為主開關(guān)器件。然而隨著功率級(jí)別的提高IGBT的價(jià)格也越來(lái)越昂貴，這使得開關(guān)磁阻電機(jī)成本低的優(yōu)勢(shì)被減弱。

用功率級(jí)別稍小的功率器件并聯(lián)來(lái)取代原有IGBT，既保證了開關(guān)速度和耐電壓、電流等級(jí)同時(shí)也降低了成本。但是利用功率器件并聯(lián)去構(gòu)造新的功率變換器存在著諸多困難，在以往的文獻(xiàn)中，提到了功率器件并聯(lián)均流的一些解決辦法，卻沒有結(jié)合開關(guān)磁阻電機(jī)的應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行分析。也有提到開關(guān)磁阻電機(jī)與功率器件構(gòu)成的功率變換器，卻少有使用功率器件并聯(lián)并做出相應(yīng)的均流研究，文獻(xiàn)分析了引起不均流的主要參數(shù)，但是只針對(duì)了其中一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)，并沒有結(jié)合具體的拓?fù)鋪?lái)分析不均流引起的不良反應(yīng)。大多數(shù)文獻(xiàn)對(duì)于并聯(lián)均流的分析集中于硬件層面，側(cè)重于器件參數(shù)的分析和優(yōu)化，而沒有從軟件控制層面對(duì)不均流現(xiàn)象進(jìn)行校正。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)功率變換器功率器件并聯(lián)均流裝置，該裝置用功率級(jí)別稍小的功率器件并聯(lián)來(lái)取代原有的IGBT，在保證開關(guān)磁阻電機(jī)功率變換器性能的基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低成本，并且可以有效均衡并聯(lián)器件的電流，具有開關(guān)損耗小的優(yōu)勢(shì)。

本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：一種開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)功率變換器功率器件并聯(lián)均流裝置，包括硬件均流模塊和軟件均流控制模塊，所述硬件均流模塊包括驅(qū)動(dòng)器和功率器件，所述驅(qū)動(dòng)器的正極與所述功率器件的柵極之間串聯(lián)電阻R_g，所述功率器件的漏極接入引線電感L_d，所述功率器件的源極接入引線電感L_s，所述功率器件的源極電感L_s與所述驅(qū)動(dòng)器的負(fù)極之間串聯(lián)器件導(dǎo)通電阻R_DS(on)，所述功率器件之間并聯(lián)。所述軟件均流控制模塊是基于斬波控制提出的優(yōu)化模塊，控制調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)器，使用輪流斬波的方式，將斬波頻率均勻地散布在上下橋臂，使各功率器件負(fù)擔(dān)均衡，同時(shí)也降低了開關(guān)損耗。

優(yōu)選的，所述驅(qū)動(dòng)器與所述功率器件柵極串聯(lián)電阻R_g要選用同樣阻值、同一批次的電阻，柵極導(dǎo)線規(guī)格一致、長(zhǎng)短相同，避免柵極電阻造成的不均流。

優(yōu)選的，所述導(dǎo)通電阻R_DS(on)在功率并聯(lián)使用時(shí)要嚴(yán)格選擇同型號(hào)、同批次的產(chǎn)品，導(dǎo)通電阻R_DS(on)主要影響開關(guān)管的穩(wěn)態(tài)電流，毫歐級(jí)的差別也會(huì)引起明顯的不均流現(xiàn)象。

優(yōu)選的，所述功率器件漏極電感L_d的引線，要嚴(yán)格選擇長(zhǎng)度、直徑保持一致，漏極引線電感L_d主要影響器件開通時(shí)電流震蕩程度，并聯(lián)器件的柵極引線電感若出現(xiàn)不一致，則會(huì)在導(dǎo)通電流建立初期出現(xiàn)不同步的震蕩。

優(yōu)選的，所述功率器件與源極電感L_s之間的引線，要嚴(yán)格選擇源極引線的尺寸及材料并且保持一致，不同的源極引線會(huì)在電流建立階段產(chǎn)生明顯的不同步震蕩，在關(guān)斷階段也會(huì)影響器件關(guān)斷的速度，使關(guān)斷不同步。

本實(shí)驗(yàn)新型的有益效果是：采用基于功率級(jí)別較小的功率器件并聯(lián)取代原有的IGBT作為并聯(lián)均流裝置，在保證開關(guān)磁阻電機(jī)功率變換器性能的基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低成本，并且利用軟件控制優(yōu)化可以有效地均衡并聯(lián)器件的電流，具有開關(guān)損耗小的優(yōu)勢(shì)。

附圖說(shuō)明

附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，與本實(shí)用新型的實(shí)施例一起用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。在附圖中：

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的仿真電路；

圖3是本實(shí)用新型的軟件控制時(shí)序圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示一種開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)功率變換器功率器件并聯(lián)均流裝置包括硬件均流模塊和軟件均流控制模塊，所述硬件均流模塊包括驅(qū)動(dòng)器和功率器件，所述驅(qū)動(dòng)器的正極與所述功率器件的柵極之間串聯(lián)電阻R_g，柵極串聯(lián)電阻R_g的整定確保了并聯(lián)器件在開通和關(guān)斷階段不受沖擊電流的影響。保持柵極電阻R_g一致保證了在開通階段功率器件可以同步建立電流。所述功率器件的漏極接入引線電感L_d所述功率器件的源極接入引線電感L_s，所述功率器件的源極電感L_s與所述驅(qū)動(dòng)器的負(fù)極之間串聯(lián)器件導(dǎo)通電阻R_DS(on)，所述功率器件之間并聯(lián)。所述軟件均流控制模塊是基于斬波控制提出的優(yōu)化模塊，控制調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)器，使用輪流斬波的方式，將斬波頻率均勻地散布在上下橋臂，使各功率器件負(fù)擔(dān)均衡，同時(shí)也降低了開關(guān)損耗。

如圖2所示是本實(shí)用新型的仿真電路，所述功率器件采用功率級(jí)別較小的MOSFET，所述驅(qū)動(dòng)器的正極與MOSFET的柵極之間串聯(lián)電阻R_g，MOSFET的漏極接入引線電感L_d，MOSFET的源極接入引線電感L_s，MOSFET的源極電感L_s與所述驅(qū)動(dòng)器的負(fù)極之間串聯(lián)器件導(dǎo)通電阻R_DS(on)，MOSFET之間并聯(lián)。通過(guò)如圖2所示仿真電路對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)如下結(jié)果：1、柵極電阻R_g關(guān)系到功率器件的開通關(guān)斷速度，若是柵極電阻出現(xiàn)差異，則會(huì)使并聯(lián)功率器件導(dǎo)通不一致，產(chǎn)生不均流。所以如果不能精確地對(duì)柵極串聯(lián)R_g阻抗的測(cè)量，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)保證柵極導(dǎo)線規(guī)格一致、長(zhǎng)短相同，并且要選用同樣阻值、同一批次的電阻。2、漏極引線電感L_d產(chǎn)生影響的區(qū)間在電流建立初期，略大的漏極引線電感L_d會(huì)使電流波動(dòng)趨于平緩，但是漏極引線電感L_d及其周圍的寄生效應(yīng)是不可控因素，所以應(yīng)在硬件電路中加以矯正。粗略的電感值可以通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算，實(shí)際應(yīng)用中若是不可精確測(cè)量，則需嚴(yán)格保證各并聯(lián)器件的漏極引線長(zhǎng)度、直徑、材料相一致。3、源極引線電感L_s不僅在電流建立階段產(chǎn)生影響，在器件關(guān)斷階段不同源極引線電感的電流下降趨勢(shì)也有所不同。所以應(yīng)人為進(jìn)行控制，使其均一平衡。與漏極引線電感L_s相同，粗略的電感值可以通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算，實(shí)際應(yīng)用中若是不可精確測(cè)量，則需嚴(yán)格保證各并聯(lián)器件的漏極引線長(zhǎng)度、直徑、材料相一致。4、器件導(dǎo)通電阻R_DS(on)是由功率器件內(nèi)部所決定的參數(shù)，無(wú)法從外部進(jìn)行人為的校正。通過(guò)仿真及實(shí)驗(yàn)可知，這一參數(shù)是引起并聯(lián)器件電流不均衡的主要原因。不同的導(dǎo)通電阻，在電路開通初期就顯現(xiàn)出明顯的電流差別，而且差別會(huì)隨著工作電壓的升高而增大，進(jìn)而危及整個(gè)電路系統(tǒng)。所以在實(shí)際應(yīng)用中要嚴(yán)格使用同品牌、同型號(hào)、同批次的器件。

在傳統(tǒng)的開關(guān)磁阻電機(jī)控制方式中，或者通過(guò)開關(guān)上、下橋臂中的某一個(gè)來(lái)實(shí)現(xiàn)斬波，或者同時(shí)關(guān)斷上下橋臂的開關(guān)器件實(shí)現(xiàn)斬波。

表1

經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，這兩種控制方式在電流均衡方面的效果都不是很理想，效果如表1。

本實(shí)用新型使用輪流斬波的方式，將斬波頻率均勻地散布在上下橋臂，使各功率器件負(fù)擔(dān)均衡，同時(shí)也降低了開關(guān)損耗。如圖3所示本實(shí)用新型的軟件控制時(shí)序圖,輪流斬波的方式即在第一個(gè)開關(guān)周期關(guān)斷上橋臂開關(guān)器件，在第二個(gè)開關(guān)周期關(guān)斷下橋臂開關(guān)器件。這樣的控制方式是考慮到將開關(guān)頻率進(jìn)行均勻分布，使每一相的每一個(gè)橋臂都工作在相近的狀態(tài)。軟件層面的均流和硬件層面均流相配合均流效果良好。

以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。