[发明专利]一种并联均流电路拓扑结构

说明书

本发明涉及一种并联均流电路拓扑结构，其包括直流母线、两端分别连接到直流母线的N个并联的功率模块以及并联均流电路，所述N个并联的功率模块的N个输出端通过所述并联均流电路连接在一起；所述并联均流电路包括N个环形磁芯和N个附加绕组，每个附加绕组分别缠绕在每个环形磁芯上。本发明不依赖于传感器和反馈控制，电路结构简单易行，同时扩展性好，可以很容易地扩展适用于任何数量的并联功率器件，能够应用于各种需要并联功率器件的场合，特别是高功率多器件并联的场合，并且均流效果好，能够很好地实现各并联功率器件的瞬态电流平衡，具有很高的应用价值。

技术领域

本发明属于电力电子变换器技术领域，尤其涉及一种用于功率转换器等的多个并联SiC-MOSFET模块的均流电路。

背景技术

SiC半导体功率器件由于其卓越的性能而非常适合于高频率、高效率和高温应用场合。然而，目前市场上可买到的SiC-MOSFET功率模块的最大电流额定值仅为几百安培(约300A)，这对于高功率应用是不够的。为了提高功率转换器的电流额定值，可以并联多个SiC-MOSFET模块。当SiC-MOSFET并联时，必须保证并联SiC-MOSFET之间的瞬态电流平衡，否则将会引起局部的过流和过热，并联的SiC-MOSFET的可靠性将受到影响。引起并联SiC-MOSFET瞬态电流不平衡的主要原因是栅极阈值电压的变化。由于栅极门槛电压不匹配，各并联的SiC-MOSFET的瞬态电流间可能存在巨大的差异，导致并联的SiC-MOSFET之间不均匀的开关损耗分布。

为了实现瞬态电流平衡，目前大多采用“主动”方法和“被动”方法。“主动”方法根据流过SiC-MOSFET的电流的差别，通过模拟闭环控制电路主动的调节两个并联器件的门极开通延时和关断延时，从而实现瞬态电流的平衡。“被动”方法通过在SiC-MOSFET的源极串接电感、门极回路中串入电阻，从而缓解并联SiC-MOSFET器件开启电压不一致导致的开关瞬态电流的不平衡。然而，这些方法是针对并联的低电流额定值SiC-MOSFET而提出的。在这些方法中，差分电流互感器或附加电感直接插入功率回路，并不适用于高功率的应用场合。此外，这些方法仅针对两个并联SiC-MOSFET的情况，而很难延伸到多个并联SiC-MOSFET的情况。

对于大功率场合，实现并联功率器件的电流均衡常用的方法是在两个并联输出端之间采用一个反向耦合的电感。这个耦合电感可以用一个共模磁芯，然后两根输出导线反向穿过共模磁芯再并联在一起来实现，如附图1所示。然而，这种磁环对穿的均流方法一般只适用于两个器件并联的情况，且需要特殊设计的出线端子或出线方式从而实现磁环的对穿。当需要进行多个器件并联时，会导致出线端子或出线方式非常复杂，使应用价值大打折扣。

发明内容

本发明提供一种并联功率器件的均流电路拓扑结构，其能够解决上述技术问题，其不依赖于传感器和反馈控制，电路结构简单易行，同时扩展性好，可以很容易地扩展适用于任何数量的并联功率器件，能够应用于各种需要并联功率器件的场合，特别是高功率多器件并联的场合，并且均流效果好，能够很好地实现各并联功率器件的瞬态电流平衡，具有很高的应用价值。

一种并联均流电路拓扑结构，其特征在于：包括直流母线、两端分别连接到直流母线的N个并联的功率模块以及并联均流电路，所述N个并联的功率模块的N个输出端通过所述并联均流电路连接在一起；其特征在于，所述并联均流电路包括N个环形磁芯和N个附加绕组，每个附加绕组分别缠绕在每个环形磁芯上。

通过所述并联均流电路，在并联功率模块的输出端和并联连接点之间加入额外的阻抗，从而实现并联器件的瞬态电流平衡。每一个器件的输出端和并联连接点之间都需要一个磁芯，从而引入额外的阻抗，N个功率模块并联需要N个环形磁芯。