CN109787452A - Igbt并联均流电路、均流方法及电机 - Google Patents

Igbt并联均流电路、均流方法及电机 Download PDF

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常铖铖
漆凌君
陈东锁
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Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Zhuhai Kaibang Motor Manufacture Co Ltd
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Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Zhuhai Kaibang Motor Manufacture Co Ltd
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Abstract

本发明公开了IGBT并联均流电路、均流方法及电机，IGBT并联均流电路，包括：IGBT工作组，IGBT工作组包含至少两个并联设置的分流支路，每个分流支路均设有至少一个IGBT单管，IGBT单管的门极和发射极之间存在寄生电容，IGBT单管的门极和发射极之间连接有与寄生电容并联的工作电容。本发明降低了IGBT单管并联损坏的概率，提高并联电路的可靠性。

Description

IGBT并联均流电路、均流方法及电机
技术领域
本发明涉及IGBT电路技术领域，尤其涉及IGBT并联均流电路、均流方法及电机。
背景技术
现有的IGBT单管并联方案具有成本低、供应商选择多、散热结构设计多样化等优点，可通过拆装单个IGBT管改变客户需求的电流大小，更容易兼容相同电压平台的不同功率段产品。
但是IGBT单管并联方案也存在很多缺陷，由于每个IGBT单管的个体参数存在差异，门极和发射极之间寄生电容的不同会影响充电时间，若不采取有效的均流方法，并联使用时具有最低阈值电压Vge的IGBT单管最先打开，先导通的IGBT单管的阈值电压被钳位到米勒平台，因此其他单管无法马上导通，此时仅有最先开通的IGBT单管承受所有电流和开关损耗，极易出现损坏，电路可靠性比较差。
因此，如何设计提高可靠性的IGBT并联均流电路、均流方法及电机是业界亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在IGBT并联电路易损坏的缺陷，本发明提出IGBT单管。
本发明采用的技术方案是，设计IGBT并联均流电路，包括：IGBT工作组，IGBT工作组包含至少两个并联设置的分流支路，每个分流支路均设有至少一个IGBT单管，IGBT单管的门极和发射极之间存在寄生电容，IGBT单管的门极和发射极之间连接有与寄生电容并联的工作电容。
优选的，工作电容的电容值大于与其并联的寄生电容。
优选的，工作电容的电容值为与其并联的寄生电容的100倍。
优选的，工作电容的位置靠近其所连接的IGBT单管的门极与发射极。
优选的，工作电容的两端通过直线布置的导线连接在IGBT单管上。
优选的，分流支路的数量为三个。
优选的，每个分流支路设有两个串联的IGBT单管。
本发明还提出了IGBT并联电路的均流方法，包括：通过在IGBT单管的门极和发射极之间增设工作电容，以使各分流支路的导通时间趋于一致。
本发明还提出了电机，包括上述的IGBT并联均流电路。
优选的，电机设有三相电路，三相电路中的每一相均设有IGBT并联均流电路，IGBT并联均流电路包括三组IGBT工作组，三相电路中的每一相各设有一组IGBT工作组。
与现有技术相比，本发明通过IGBT单管的门极和发射极之间增设工作电容，以使IGBT工作组中各分流支路的导通时间趋于一致，防止单个IGBT单管导通承受较大电流而导致过流损坏，提高并联电路的安全性和可靠性。
附图说明
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：
图1是本发明中IGBT并联均流电路的连接示意图；
图2是本发明中IGBT单管的Vge变化示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提出的IGBT并联均流电路，包括：IGBT工作组，IGBT工作组包含至少两个并联设置的分流支路，在优选实施例中，分流支路的数量为三个。每个分流支路均设有至少一个IGBT单管，IGBT单管的门极和发射极之间存在寄生电容，IGBT单管的门极和发射极之间连接有与寄生电容并联的工作电容，工作电容的电容值比与其并联的寄生电容至少一个数量级，以减小工作组中各IGBT单管门极和发射极之间寄生电容的差异，Vge上升开启时间一致，即各分流支路的导通时间趋于一致，降低单个IGBT管导通发生过流损坏的概率，提高并联电路的可靠性。
以一组IGBT工作组进行举例，三个并联的IGBT单管分别为UT1管、UT2管、UT3管，三个并联的IGBT单管的寄生电容分别为Cge1、Cge2、Cge3，三个并联的IGBT单管的工作电容分别为C1、C2、C3，
从IGBT的datasheet（静态电气参数表）中查找数据可得到输入电容Cies,、输出电容Coes、逆导电容Cres的值。其中，Cres=Cgc（米勒电容），Cies=Cge+Cgc。
电容充电公式：
t：充电时间；
R：门极电阻，其中包括Rint+Rext +外加门极电阻，此处的外加门极电阻为串联在IGBT单管门极上的电阻；
C：IGBT单管门极与发射极之间的寄生电容Cge；
V1：最终可达到电压；
V0：初始电压；
Vt：t时刻电压值，此处的t时刻电压值为阈值电压。
假设：R值理想的一致，驱动的正负电源为15V，-8V，阈值开启电压为7V。在没有并联工作电容C1、C2、C3时， Cge1、Cge2、Cge3的分别为0.5C、C、1.5C。
将以上数值代入公式中，V1=15V，V0=-8V，Vt为t时刻到达阈值电压7V。Cge最小的UT1管先开启。根据公式得到UT1管、UT2管、UT3管的开启时间t分别为0.528RC、1.056 RC、1.584RC。如图2所示，UT1开通过程中，Vge电压上升的过程中，由于米勒电容Cge的米勒效应，Vge被嵌位到米勒平台，Vge会持续一段时间不在上升，直到米勒电容充满电，Vge继续上升到驱动电压的值，米勒平台为图2中椭圆圈出来的部分，在米勒平台这段时间另外两个管子无法达到阈值电压不能开通。
此时公式中的V1=7V，V0=-8V，假设t时刻UT2到达阈值电压6.5V，根据公式得UT2至少还需要Δt2=3.45RC+t3（米勒平台时间）之后才可以开启。如果UT1管在Δt2时间内未能承受住开通的所有电流，会过流过温损坏。
如果Cge1，Cge2，Cge3分别并联一个大的工作电容后，Cge1，Cge2，Cge3之间的差异可以忽略不计，虽然并联的电容值越大，那么UT1管、UT2管、UT3管的导通时间无限接近，但是开通时间的越长损耗越大，会严重影响IGBT的工作效率，根据推算工作电容的电容值在寄生电容Cge 的100倍左右为最佳，工作电容可采用nF陶瓷电容。
较优的，IGBT单管和工作电容等安装在PCB板上，工作电容的位置靠近其所连接的IGBT单管的门极与发射极，工作电容的两端通过PCB板上直线布置的导线连接在IGBT单管上，以保证导线长度尽量短且靠近门极与发射极，防止出现寄生电感，影响均流电路的使用效果。
在优选实施例中，每个分流支路设有两个串联的IGBT单管，每个IGBT单管的寄生电容均并联有工作电容，实际应用时筛选寄生电容Cge相差较小的IGBT单管作为一组并联，均流效果更好。
本发明还提出了电机，包括上述的IGBT并联均流电路，电机设有三相电路，IGBT并联均流电路包括三组IGBT工作组，三相电路中的每一相各设有一组IGBT工作组。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种IGBT并联均流电路，包括：IGBT工作组，所述IGBT工作组包含至少两个并联设置的分流支路，每个所述分流支路均设有至少一个IGBT单管，所述IGBT单管的门极和发射极之间存在寄生电容；
其特征在于，所述IGBT单管的门极和发射极之间连接有与所述寄生电容并联的工作电容。
2.如权利要求1所述的IGBT并联均流电路，其特征在于，所述工作电容的电容值大于与其并联的寄生电容。
3.如权利要求2所述的IGBT并联均流电路，其特征在于，所述工作电容的电容值为与其并联的寄生电容的100倍。
4.如权利要求1所述的IGBT并联均流电路，其特征在于，所述工作电容的位置靠近其所连接的所述IGBT单管的门极与发射极。
5.如权利要求4所述的IGBT并联均流电路，其特征在于，所述工作电容的两端通过直线布置的导线连接在所述IGBT单管上。
6.如权利要求1至5任一项所述的IGBT并联均流电路，其特征在于，所述分流支路的数量为三个。
7.如权利要求1至5任一项所述的IGBT并联均流电路，其特征在于，每个所述分流支路设有两个串联的IGBT单管。
8.一种IGBT并联电路的均流方法，所述IGBT并联电路包括：IGBT工作组，所述IGBT工作组包含至少两个并联设置的分流支路，每个所述分流支路均设有至少一个IGBT单管；
其特征在于，所述均流方法包括：通过在所述IGBT单管的门极和发射极之间增设工作电容，以使各分流支路的导通时间趋于一致。
9.一种电机，其特征在于，包括：如权利要求1至7任一项所述的IGBT并联均流电路。
10.如权利要求9所述的电机，其特征在于，所述电机设有三相电路，所述IGBT并联均流电路包括三组所述IGBT工作组，所述三相电路中的每一相各设有一组所述IGBT工作组。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107181396A (zh) * 2017-05-05 2017-09-19 北京精密机电控制设备研究所 一种并联mos管均流及短路保护电路

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Non-Patent Citations (1)

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Title
马龙昌等: "IGBT并联应用技术研究", 《大功率变流技术》 *

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