CN111628640A - 反向恢复尖峰电压吸收电路的最优参数设计方法 - Google Patents

反向恢复尖峰电压吸收电路的最优参数设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及反向恢复尖峰电压吸收电路最优参数设计方法，包含步骤：建立整流二极管物理模型；测试结果与仿真结果对比；物理模型带入仿真电路；吸收电阻初始值赋予当前值，吸收电容初始值赋予当前值保持不变，代入整流装置仿真电路，吸收电阻仿真，至电压尖峰为最小值；吸收电阻当前值赋予参考吸收电阻保持不变，吸收电容初始值赋予吸收电容当前值，吸收电容仿真，至电压尖峰小于安全运行裕度；吸收电容当前值赋予最优吸收电容保持不变，吸收电阻仿真，至输出最优吸收电阻、最优吸收电容。本发明能短时间得最优阻容吸收参数；使整流二极管反向恢复安全工作区最大，提升吸收效率、装置可靠性，精确量化设计；可进行定量分析；提升了设计精度。

Description

反向恢复尖峰电压吸收电路的最优参数设计方法
技术领域
本发明涉及吸收电路设计方法领域，具体地涉及反向恢复尖峰电压吸收电路的最优参数设计方法。
背景技术
目前以及可预见的将来，在高压直流输电、航空航天、舰船推进、高速铁路等需要进行能量变换的领域，都将使用大量的电力电子变换器。PIN二极管具有高开关频率、高耐压、低损耗等优异的综合性能，作为功率变换器中不可或缺的一环，发挥着整流的重要作用。
PIN二极管为双极性器件，其在正向导通过程中，大量的空穴载流子将从阳极P+区域注入，进而产生电导调制效应降低导通压降。但是，随着PIN二极管由导通到阻断状态的转换，存储在二极管中的电荷必须被移除。电荷移除将引起二极管的反向恢复电流和电压，尤其在高速开关动作下，由于二极管结电容，电路杂散电感以及主电路元件的存在，如变压器漏感，二极管反向恢复过程将造成过高的电压尖峰，严重时会形成高频电压振荡，这将会严重影响器件以及装置的安全稳定运行。
因此，为了解决整流二极管在反向恢复过程中带来的电压尖峰问题，行之有效的途径是开展二极管尖峰电压抑制电路设计。目前，抑制整流二极管电压尖峰的方法主要包括两大类：主动钳位和被动吸收。
主动钳位是通过在变压器原边增加钳位二极管等器件将原边电压钳位在母线电压，相应地，副边电压尖峰和振荡也将被抑制。主动钳位的优点在于：具有效率高；使用器件数量少。主动钳位的缺点在于：目前在大多数实际工程中，为了增加装置的功率密度，设计者往往将漏感、谐振电感与变压器等集成为一个整体，因此使得在变压器原边增加钳位二极管等钳位方式很难实现。
被动吸收的基本原理是利用电容电压不能突变的特性抑制二极管两端的电压变化斜率；吸收电路一般由电阻和电容串联组成，与目标整流二极管并联；被动吸收的优点在于：工程设计简单；可靠性高，对于一些可靠性高的电力电子系统为最理想的选择。但被动吸收的缺点在于：
1.电力电子设计人员对于吸收电路的设计缺乏有效的手段，大部分是通过试错法设计吸收电路的参数，然而这将耗费大量的人力物力，且最终得到的吸收电路参数仅能满足电力电子系统的最低要求，吸收效率较低，并不能够最大程度的提升吸收效率以及提高装置的可靠性；
2.部分研究人员采用建立等效谐振电路的方式计算RC吸收电路参数，但是整流二极管关断过程电压尖峰是由二极管反向恢复以及反向恢复电容和漏感谐振共同导致的，该类设计方法仅考虑了谐振尖峰，而忽略了二极管本身反向恢复的影响，仅能够定性分析；
3.谐振等效电路的方法采用了定二极管结电容的方式进行计算，而二极管反向恢复过程中实际结电容是随着外加电压逐渐增加，导致最终的设计精度不高。
发明内容
本发明针对上述问题，提供反向恢复尖峰电压吸收电路的最优参数设计方法，能够在较短时间得到最优的阻容吸收参数，提升吸收效率、提升装置的可靠性。
为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：
反向恢复尖峰电压吸收电路的最优参数设计方法，适用于定量计算整流二极管反向恢复过程中的RC电路参数，包含以下步骤：
S100.采用人工预设的初始参数，建立所述整流二极管的集总电荷物理模型；对所述整流二极管的集总电荷物理模型进行整流二极管动态特性仿真，得到整流二极管仿真结果；
S200.搭建双脉冲测试电路，对所述整流二极管的动态特性进行测试，将测试结果与所述仿真结果进行对比验证，得到建立成功的整流二极管的集总电荷物理模型；
S300.搭建整流装置仿真电路，将所述建立成功的整流二极管的集总电荷物理模型带入所述整流装置仿真电路；将人工预设的吸收电阻的初始值赋予吸收电阻当前值，人工预设的吸收电容的初始值赋予吸收电容的当前值；
S400.将所述吸收电容的当前值保持不变，将吸收电阻和电容的当前值代入所述整流装置仿真电路，进行吸收电阻遍历仿真，得到整流二极管两端电压尖峰；判断所述整流二极管两端电压尖峰是否达到最小值，并根据判断结果作出如下操作：
如果所述整流二极管两端电压尖峰是最小值，则将所述吸收电阻的当前值赋予参考吸收电阻；
如果所述整流二极管两端电压尖峰不是最小值，则在所述吸收电阻的当前值上加上一个人工预设的电阻间隔值；然后将相加结果赋予所述吸收电阻的当前值；然后跳转至S400；
S500.将所述参考吸收电阻保持不变，将所述吸收电阻的当前值和所述吸收电容的当前值代入所述整流装置仿真电路，进行吸收电容遍历仿真，得到所述整流二极管两端电压尖峰；将所述整流二极管两端电压尖峰与人工预设的装置安全运行裕度进行对比，并根据对比结果作出如下操作：
如果所述整流二极管两端电压尖峰大于所述装置安全运行裕度，则在所述吸收电容的当前值上加上一个人工预设的电容间隔值；然后将相加结果赋予所述吸收电容的当前值；然后跳转到S500；
如果所述整流二极管两端电压尖峰小于所述装置安全运行裕度，所述吸收电容的当前值赋予最优吸收电容；
S600.将所述最优吸收电容保持不变并代入所述整流装置仿真电路，变换所述吸收电阻进行仿真，并将尖峰电压最小值条件下的吸收电阻的值赋值给最优吸收电阻，将最优吸收电阻与参考吸收电阻进行对比，根据对比结果作出如下操作：
如果所述吸收电阻的参考值与所述最优吸收电阻不相等，将人工预设的吸收电阻的初始值赋予吸收电阻当前值；然后跳转至S400；
如果所述吸收电阻的参考值与所述最优吸收电阻相等，则输出所述最优吸收电阻和所述最优吸收电容。
优选地，所述整流二极管的集总电荷物理模型包含PN结模型和基区模型；
在所述PN结模型中，所述整流二极管内部的电荷被划分并集总在五个电荷点；所述五个电荷点分别被标记为1点、2点、3点、4点和5点；其中：所述1点在P+区域内，所述2点、所述3点和所述4点在N-区域内，所述5点在N+区域内；所述整流二极管的C极与所述1点之间通过寄生电阻串联，所述5点与所述整流二极管的E极之间串联一个寄生电感，所述1点与所述2点之间、所述4点和所述5点之间通过所述PN结模型建立节电压联系；
在所述基区模型中，所述2、3、4点之间通过电流密度方程和电流连续性方程建立联系；所述初始参数包含热电压、整流二极管芯片有效工作面积、电子电荷量常数、硅介电常数、基区掺杂浓度、基区宽度和基区载流子寿命。
优选地，S200中所述对所述整流二极管的动态特性进行测试，将测试结果与仿真进行对比验证，得到建立成功的整流二极管的集总电荷物理模型，包含以下步骤：
S210.测试结果与S100中建立的所述整流二极管的集总电荷物理模型仿真结果进行对比；
S220.据对比结果作出如下操作：
如果所述测试结果与所述整流二极管仿真结果的误差不高于人工预设的误差阈值，则所述整流二极管的集总电荷物理模型建立成功；
如果所述测试结果与所述整流二极管仿真结果的误差高于人工预设的误差阈值，则所述整流二极管的集总电荷物理模型建立不成功，调整所述初始参数，然后返回S100。
优选地，所述集总电荷物理模型中所述节电压联系按下式计算：
Figure BDA0002499220620000051
Figure BDA0002499220620000052
其中：v12为所述1点和所述2点之间的节电压；v45为所述4点和所述5点之间的节电压；VT为热电压，由公式VT＝KT/q得到，其中K为玻尔兹曼常数，T为温度，为人工预设常量；A为二极管芯片有效工作面积，为人工预设常量；q为电子电荷量常数，为人工预设常量；εsi为硅介电常数，为人工预设常量；NB为基区掺杂浓度，为人工预设常量；QBi表示i点处热平衡时电子电荷量，由公式QBi＝qAdiNB得到，其中，di为i点所在区域宽度，为人工预设常量；qpi为i点处空穴电荷量，由公式qpi＝qAdipi,计算得到，其中pi为i点空穴载流子浓度，为二极管模型求解变量；qni为i点处电子电荷量，由公式qni＝qpi+QBi,计算得到；v12*表示P+N-结由正向导通转变为反向阻断时的临界结电压，为人工预设常量；v45*表示N+N-结由正向导通转变为反向阻断时的临界结电压，Qi*为PN结由正向导通转变为反向阻断临界电荷量，为人工预设常量。
优选地，所述集总电荷物理模型中所述电流密度方程表示为扩散电流密度与漂移电流密度之和；所述电流联系按下式计算：
Figure BDA0002499220620000061
Figure BDA0002499220620000062
其中：ipij为；inij为；vij为i和j点之间的电压，Tpij为空穴从i点到j点的渡越时间；Tnij为电子从i点到j点的渡越时间；所述基区模型中的集总电荷点i处的复合电流表示为：
Figure BDA0002499220620000063
其中：QBpi表示i点处热平衡时空穴电荷量，τpi为i区域的空穴载流子寿命。
优选地，所述S220中的所述人工预设的误差阈值为10％。
优选地，所述S300中的所述整流装置仿真电路的电路结构为：包含直流电源、电感、整流二极管和RC缓冲电路；其中：
所述直流电源的正极与所述电感一端相连；所述电感的另一端与所述整流二极管的E极相连；所述整流二极管的C极与所述直流电源的负极相连；所述RC缓冲电路的一端与所述整流二极管的C极相连；所述RC缓冲电路的另一端与所述整流二极管的E极相连。
优选地，所述S300中的所述整流装置仿真电路在电力电子仿真软件Pspice中搭建。
本发明与现有技术对比，具有以下优点：
1.由于优化后的设计流程能够在较短时间得到最优的阻容吸收参数，从而节省了大量的人力物力；由于采用了优化的设计流程，使得整流二极管反向恢复安全工作区达到最大，从而最大程度的提升吸收效率、提升了装置的可靠性，具有精确量化设计的优势。
2.由于优化后的设计流程不仅考虑了谐振尖峰，而且也考虑了二极管本身反向恢复的影响，从而可以进行定量分析。
3.优化后的设计流程还考虑到了整流二极管反向恢复过程中电容随电压变化的现象，进一步提升了设计精度。
附图说明
图1为本发明具体实施例的流程图；
图2为本发明具体实施例中的整流二极管物理模型；
图3为本发明具体实施例中二极管仿真结果对比测试结果的误差对比图；
图4为本发明具体实施例的整流装置核心电路简化仿真图；
图5为本发明具体实施例的整流二极管尖峰电压随吸收电阻变化示意图；
图6为本发明具体实施例的整流二极管尖峰电压随吸收电容变化示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
反向恢复尖峰电压吸收电路的最优参数设计方法，适用于定量计算整流二极管反向恢复过程中的RC电路参数，包含以下步骤：
S100.采用人工预设的初始参数，建立整流二极管的集总电荷物理模型；整流二极管的集总电荷物理模型包含PN结模型和基区模型；对整流二极管的集总电荷物理模型进行整流二极管动态特性仿真，得到整流二极管仿真结果。
初始参数包含热电压、整流二极管芯片有效工作面积、电子电荷量常数、硅介电常数、基区掺杂浓度、基区宽度和基区载流子寿命。
如图2所示，PN结模型中，整流二极管内部的电荷被划分并集总在五个电荷点；五个电荷点分别被标记为1点、2点、3点、4点和5点；其中：1点在P+区域内，2点、3点和4点在N-区域内，5点在N+区域内；整流二极管的C极与1点之间通过寄生电阻串联，5点与整流二极管的E极之间串联一个寄生电感，1点与2点之间、4点和5点之间通过PN结模型建立节电压联系；节电压联系按式(1)和式(2)计算：
Figure BDA0002499220620000081
Figure BDA0002499220620000082
其中：v12为1点和2点之间的节电压；v45为4点和5点之间的节电压；VT为热电压，由公式VT＝KT/q得到，其中K为玻尔兹曼常数，T为温度，为人工预设常量；A为二极管芯片有效工作面积，为人工预设常量；q为电子电荷量常数，为人工预设常量；εsi为硅介电常数，为人工预设常量；NB为基区掺杂浓度，为人工预设常量；QBi表示i点处热平衡时电子电荷量，由公式QBi＝qAdiNB得到，其中，di为i点所在区域宽度，为人工预设常量；qpi为i点处空穴电荷量，由公式qpi＝qAdipi,计算得到，其中pi为i点空穴载流子浓度，为二极管模型求解变量；qni为i点处电子电荷量，由公式qni＝qpi+QBi,计算得到；v12*表示P+N-结由正向导通转变为反向阻断时的临界结电压，为人工预设常量；v45*表示N+N-结由正向导通转变为反向阻断时的临界结电压，Qi*为PN结由正向导通转变为反向阻断临界电荷量，为人工预设常量。
基区模型采用电流密度方程和电流连续性方程将基区中的集总电荷点(2、3、4)建立电流联系；电流密度方程表示为扩散电流密度与漂移电流密度之和；电流联系按式(3)和式(4)计算：
Figure BDA0002499220620000091
Figure BDA0002499220620000092
其中：ipij为；inij为；vij为i和j点之间的电压，Tpij为空穴从i点到j点的渡越时间；Tnij为电子从i点到j点的渡越时间；基区模型中的集总电荷点i处的复合电流表示为式(5)：
Figure BDA0002499220620000093
其中：QBpi表示i点处热平衡时空穴电荷量，τpi为i区域的空穴载流子寿命。
本实施例中，S100涉及的输入参数和输出结果如表1所示
表1.初始参数及输出结果表
Figure BDA0002499220620000094
其中，二极管模型反向恢复仿真波形即为整流二极管仿真结果。
S200.搭建双脉冲测试电路，对整流二极管的动态特性进行测试，并将测试结果与S100中建立的整流二极管的集总电荷物理模型的整流二极管仿真结果进行对比，并根据对比结果作出如下操作：
如果测试结果与整流二极管仿真结果的误差不高于人工预设的误差阈值，则整流二极管的集总电荷物理模型建立成功。
如果测试结果与整流二极管仿真结果的误差高于人工预设的误差阈值，则整流二极管的集总电荷物理模型建立不成功，调整初始参数，然后返回S100；本实施例中的误差阈值为10％。
本实施例中，测试结果与整流二极管仿真结果的误差如图3和表2所示，可见整流二极管的集总电荷物理模型建立成功。
表2.整流二极管仿真结果与测试结果误差对比表
Figure BDA0002499220620000101
S300.搭建整流装置仿真电路，将建立成功的整流二极管的集总电荷物理模型带入整流装置仿真电路；在本实施例中，整流装置仿真电路在电力电子仿真软件Pspice中搭建。
如图4所示，整流装置仿真电路的电路结构为：
直流电源的正极与电感一端相连；电感的另一端与整流二极管的E极相连；整流二极管的C极与直流电源的负极相连；RC缓冲电路的一端与整流二极管的C极相连；RC缓冲电路的另一端与整流二极管的E极相连。
搭建好整流装置仿真电路之后，将人工预设的吸收电阻的初始值赋予吸收电阻当前值；吸收电阻的初始值的值要足够小；人工预设的吸收电容的初始值赋予吸收电容的当前值；吸收电容的初始值的值要足够小；本实施例以某型4500V/1300A整流二极管为例，取吸收电阻的初始值α0＝1Ω，吸收电容的初始值β0＝10nF，将吸收电阻初始值、吸收电容初始值赋值给吸收电阻当前值和吸收电容当前值。
S400.将吸收电容的当前值保持不变，即吸收电容值固定为CS＝β0＝10nF；将吸收电阻和电容的当前值代入整流装置仿真电路，以吸收电阻RS为自变量，二极管两端电压尖峰为目标量，进行吸收电阻遍历仿真，得到整流二极管两端电压尖峰；其中，吸收电阻需根据实际设定一个较小的间隔值，本实施例设定该间隔值为1Ω，即遍历过程中每次的增量为1Ω；判断整流二极管两端电压尖峰是否达到最小值，并根据判断结果作出如下操作：
如果整流二极管两端电压尖峰是最小值，则将吸收电阻的当前值赋予参考吸收电阻；
如果整流二极管两端电压尖峰不是最小值，则在吸收电阻的当前值上加上一个人工预设的电阻间隔值；然后将相加结果赋予吸收电阻的当前值；然后跳转至S400。
如图5所示，通过仿真可以发现：二极管两端电压尖峰与RS之间不呈现单调特性，电压尖峰存在极小值，因此可以得到最小电压尖峰条件下的吸收电阻αn。此时RS＝αn。需要说明的是，图5中的横坐标为吸收电阻αn，纵坐标为二极管两端电压尖峰。
S500.将参考吸收电阻保持不变，即RS＝αn；将所述吸收电阻的当前值和所述吸收电容的当前值代入所述整流装置仿真电路，进行吸收电容遍历仿真，以吸收电容CS为自变量，二极管电压尖峰为目标量，得到整流二极管两端电压尖峰；其中，吸收电容同样需根据实际设定一个较小的初始值和间隔值；本实施例设定该间隔值为10nF，即遍历过程中每次的增量为10nF；如图6所示，通过遍历仿真可以发现，二极管尖峰电压与吸收电容呈现单调递减关系，且递减速率随着CS的增加逐渐减少，最后基本趋于不变。需要说明的是，图6中的横坐标为吸收电容，纵坐标为整流二极管两端电压尖峰。因此，将整流二极管两端电压尖峰与人工预设的装置安全运行裕度进行对比，并根据对比结果作出如下操作：
如果整流二极管两端电压尖峰大于装置安全运行裕度，则在吸收电容的当前值上加上一个人工预设的电容间隔值；然后将相加结果赋予吸收电容的当前值；然后跳转到S500。
如果整流二极管两端电压尖峰小于装置安全运行裕度，吸收电容的当前值赋予最优吸收电容βn。
S600.将最优吸收电容保持不变并代入整流装置仿真电路，变换吸收电阻进行仿真，并将尖峰电压最小值条件下的吸收电阻的值赋值给最优吸收电阻，将最优吸收电阻与参考吸收电阻进行对比，根据对比结果作出如下操作：
如果吸收电阻的参考值与最优吸收电阻不相等，将人工预设的吸收电阻的初始值赋予吸收电阻当前值；；然后跳转至S400。
如果吸收电阻的参考值与最优吸收电阻相等，则输出最优吸收电阻αn和最优吸收电容βn。
本实施例中，S300到S600中仿真电路所涉及其他必要输入参数和输出结果如表3所示：
表3.其他必要输入参数和输出结果表
Figure BDA0002499220620000121
在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或”是要表示“非排它性的或者”。
以上所述具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种反向恢复尖峰电压吸收电路的最优参数设计方法，适用于定量计算整流二极管反向恢复过程中的RC电路参数，其特征在于：包含以下步骤：
S100.采用人工预设的初始参数，建立所述整流二极管的集总电荷物理模型；对所述整流二极管的集总电荷物理模型进行整流二极管动态特性仿真，得到整流二极管仿真结果；
S200.搭建双脉冲测试电路，对所述整流二极管的动态特性进行测试，将测试结果与所述仿真结果进行对比验证，得到建立成功的整流二极管的集总电荷物理模型；
S300.搭建整流装置仿真电路，将所述建立成功的整流二极管的集总电荷物理模型带入所述整流装置仿真电路；将人工预设的吸收电阻的初始值赋予吸收电阻当前值，人工预设的吸收电容的初始值赋予吸收电容的当前值；
S400.将所述吸收电容的当前值保持不变，将吸收电阻和电容的当前值代入所述整流装置仿真电路，进行吸收电阻遍历仿真，得到整流二极管两端电压尖峰；判断所述整流二极管两端电压尖峰是否达到最小值，并根据判断结果作出如下操作：
如果所述整流二极管两端电压尖峰是最小值，则将所述吸收电阻的当前值赋予参考吸收电阻；
如果所述整流二极管两端电压尖峰不是最小值，则在所述吸收电阻的当前值上加上一个人工预设的电阻间隔值；然后将相加结果赋予所述吸收电阻的当前值；然后跳转至S400；
S500.将所述参考吸收电阻保持不变，将所述吸收电阻的当前值和所述吸收电容的当前值代入所述整流装置仿真电路，进行吸收电容遍历仿真，得到所述整流二极管两端电压尖峰；将所述整流二极管两端电压尖峰与人工预设的装置安全运行裕度进行对比，并根据对比结果作出如下操作：
如果所述整流二极管两端电压尖峰大于所述装置安全运行裕度，则在所述吸收电容的当前值上加上一个人工预设的电容间隔值；然后将相加结果赋予所述吸收电容的当前值；然后跳转到S500；
如果所述整流二极管两端电压尖峰小于所述装置安全运行裕度，所述吸收电容的当前值赋予最优吸收电容；
S600.将所述最优吸收电容保持不变并代入所述整流装置仿真电路，变换所述吸收电阻进行仿真，并将尖峰电压最小值条件下的吸收电阻的值赋值给最优吸收电阻，将最优吸收电阻与参考吸收电阻进行对比，根据对比结果作出如下操作：
如果所述吸收电阻的参考值与所述最优吸收电阻不相等，将人工预设的吸收电阻的初始值赋予吸收电阻当前值；然后跳转至S400；
如果所述吸收电阻的参考值与所述最优吸收电阻相等，则输出所述最优吸收电阻和所述最优吸收电容。
2.根据权利要求1所述的反向恢复尖峰电压吸收电路的最优参数设计方法，其特征在于：所述整流二极管的集总电荷物理模型包含PN结模型和基区模型；
在所述PN结模型中，所述整流二极管内部的电荷被划分并集总在五个电荷点；所述五个电荷点分别被标记为1点、2点、3点、4点和5点；其中：所述1点在P+区域内，所述2点、所述3点和所述4点在N-区域内，所述5点在N+区域内；所述整流二极管的C极与所述1点之间通过寄生电阻串联，所述5点与所述整流二极管的E极之间串联一个寄生电感，所述1点与所述2点之间、所述4点和所述5点之间通过所述PN结模型建立节电压联系；
在所述基区模型中，所述2、3、4点之间通过电流密度方程和电流连续性方程建立联系；
所述初始参数包含热电压、整流二极管芯片有效工作面积、电子电荷量常数、硅介电常数、基区掺杂浓度、基区宽度和基区载流子寿命。
3.根据权利要求2所述的反向恢复尖峰电压吸收电路的最优参数设计方法，其特征在于：S200中所述对所述整流二极管的动态特性进行测试，将测试结果与仿真进行对比验证，得到建立成功的整流二极管的集总电荷物理模型，包含以下步骤：
S210.测试结果与S100中建立的所述整流二极管的集总电荷物理模型仿真结果进行对比
S220.据对比结果作出如下操作：
如果所述测试结果与所述整流二极管仿真结果的误差不高于人工预设的误差阈值，则所述整流二极管的集总电荷物理模型建立成功；
如果所述测试结果与所述整流二极管仿真结果的误差高于人工预设的误差阈值，则所述整流二极管的集总电荷物理模型建立不成功，调整所述初始参数，然后返回S100。
4.根据权利要求3所述的反向恢复尖峰电压吸收电路的最优参数设计方法，其特征在于：所述集总电荷物理模型中所述节电压联系按下式计算：
Figure FDA0002499220610000031
Figure FDA0002499220610000032
其中：v12为所述1点和所述2点之间的节电压；v45为所述4点和所述5点之间的节电压；VT为热电压，由公式VT＝KT/q得到，其中K为玻尔兹曼常数，T为温度，为人工预设常量；A为二极管芯片有效工作面积，为人工预设常量；q为电子电荷量常数，为人工预设常量；εsi为硅介电常数，为人工预设常量；NB为基区掺杂浓度，为人工预设常量；QBi表示i点处热平衡时电子电荷量，由公式QBi＝qAdiNB得到，其中，di为i点所在区域宽度，为人工预设常量；qpi为i点处空穴电荷量，由公式qpi＝qAdipi,计算得到，其中pi为i点空穴载流子浓度，为二极管模型求解变量；qni为i点处电子电荷量，由公式qni＝qpi+QBi,计算得到；v12*表示P+N-结由正向导通转变为反向阻断时的临界结电压，为人工预设常量；v45*表示N+N-结由正向导通转变为反向阻断时的临界结电压，Qi*为PN结由正向导通转变为反向阻断临界电荷量，为人工预设常量。
5.根据权利要求3所述反向恢复尖峰电压吸收电路的最优参数设计方法，其特征在于：所述集总电荷物理模型中所述电流密度方程表示为扩散电流密度与漂移电流密度之和；所述电流联系按下式计算：
Figure FDA0002499220610000041
Figure FDA0002499220610000042
其中：ipij为；inij为；vij为i和j点之间的电压，Tpij为空穴从i点到j点的渡越时间；Tnij为电子从i点到j点的渡越时间；所述基区模型中的集总电荷点i处的复合电流表示为：
Figure FDA0002499220610000043
其中：QBpi表示i点处热平衡时空穴电荷量，τpi为i区域的空穴载流子寿命。
6.根据权利要求3所述的反向恢复尖峰电压吸收电路的最优参数设计方法，其特征在于：所述S220中的所述人工预设的误差阈值为10％。
7.根据权利要求1所述的反向恢复尖峰电压吸收电路的最优参数设计方法，其特征在于：所述S300中的所述整流装置仿真电路的电路结构为：包含直流电源、电感、整流二极管和RC缓冲电路；其中：
所述直流电源的正极与所述电感一端相连；所述电感的另一端与所述整流二极管的E极相连；所述整流二极管的C极与所述直流电源的负极相连；所述RC缓冲电路的一端与所述整流二极管的C极相连；所述RC缓冲电路的另一端与所述整流二极管的E极相连。
8.根据权利要求1所述的反向恢复尖峰电压吸收电路的最优参数设计方法，其特征在于：所述S300中的所述整流装置仿真电路在电力电子仿真软件Pspice中搭建。
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