SiC功率器件的并联均流系统以及方法、电力电子设备与流程

sic功率器件的并联均流系统以及方法、电力电子设备
技术领域
[0001]
本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种sic功率器件的并联均流系统以及方法、电力电子设备。


背景技术：

[0002]
由于sic(silicon carbide，碳化硅)功率器件的制造工艺水平的限制，即使是同一批次生产的器件，器件本身的离散性也较大。当多管并联使用时，因器件离散性导致的电流不平衡问题凸显，极大限制sic功率器件的输出能力。
[0003]
现有sic功率器件的并联均流技术主要有两种：
[0004]
一种是在sic功率器件的功率支路上串联均流电感以平衡不同支路之间的电流；但当功率较大时，对串联的均流电感要求会很高，设计中难以实现；
[0005]
另一种是通过优化并联sic功率器件布局，使各支路等效寄生参数尽可能一致，以解决因寄生参数造成的电流不平衡问题，但此方法无法避免因器件本身离散性造成的电流不平衡问题，并联均流效果有限。


技术实现要素：

[0006]
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种sic功率器件的并联均流系统以及方法、电力电子设备，以解决由于sic功率器件本身离散性造成的电流不平衡问题。
[0007]
本申请解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
[0008]
根据本申请的一个方面，提供的一种sic功率器件的并联均流系统，包括多个并联连接的sic功率器件；还包括温度采样单元、处理单元以及驱动单元；
[0009]
所述温度采样单元，用于采样所述sic功率器件的温度以输出对应的温度信号；
[0010]
所述处理单元，用于获取相邻的sic功率器件的温度信号；比较放大相邻的sic功率器件的温度信号以输出差分放大信号；根据所述差分放大信号，输出相邻的sic功率器件中至少一个sic功率器件的电压调节信号；
[0011]
所述驱动单元，用于根据所述电压调节信号，对所述至少一个sic功率器件的驱动电压进行调节以减小相邻的sic功率器件的温差。
[0012]
根据本申请的另一个方面，提供的一种sic功率器件的并联均流方法，所述方法包括：
[0013]
获取相邻的sic功率器件的温度信号；
[0014]
比较放大相邻的sic功率器件的温度信号以输出差分放大信号；
[0015]
根据所述差分放大信号，输出相邻的sic功率器件中至少一个sic功率器件的电压调节信号；
[0016]
根据所述电压调节信号，对所述至少一个sic功率器件的驱动电压进行调节以减小相邻的sic功率器件的温差。
[0017]
根据本申请的另一个方面，提供的一种电力电子设备，所述电力电子设备包括所
述的sic功率器件的并联均流系统。
[0018]
本申请实施例提供的sic功率器件的并联均流系统以及方法、电力电子设备，通过对sic功率器件的温度进行采样比对，将电压调节信号用于调节sic功率器件的驱动电压来控制sic功率器件的损耗，进而调整sic功率器件之间的温度平衡，达到并联均流的效果。
附图说明
[0019]
图1为本申请实施例提供的sic功率器件的并联均流系统示意图；
[0020]
图2为本申请实施例提供的另一sic功率器件的并联均流系统示意图；
[0021]
图3为本申请实施例提供的sic功率器件的并联均流系统中温度采样单元示意图；
[0022]
图4为本申请实施例提供的sic功率器件的并联均流系统中差分放大电路和电平移位电路示意图；
[0023]
图5为本申请实施例提供的sic功率器件的并联均流系统中调压电路示意图；
[0024]
图6为本申请实施例提供的sic功率器件的并联均流系统中驱动单元示意图；
[0025]
图7为本申请实施例提供的sic功率器件的并联均流方法流程示意图。
[0026]
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0027]
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0028]
实施例一
[0029]
如图1所示，本申请实施例一提供一种sic功率器件的并联均流系统，包括多个并联连接的sic功率器件；还包括温度采样单元11、处理单元12以及驱动单元13；
[0030]
所述温度采样单元11，用于采样所述sic功率器件的温度以输出对应的温度信号；
[0031]
所述处理单元12，用于获取相邻的sic功率器件的温度信号；比较放大相邻的sic功率器件的温度信号以输出差分放大信号；根据所述差分放大信号，输出相邻的sic功率器件中至少一个sic功率器件的电压调节信号；
[0032]
所述驱动单元13，用于根据所述电压调节信号，对所述至少一个sic功率器件的驱动电压进行调节以减小相邻的sic功率器件的温差。
[0033]
在本示例中，所述温度采样单元包括串联连接的分压电阻和热敏电阻。其中，所述热敏电阻紧邻所述sic功率器件放置。
[0034]
在本示例中，所述处理单元包括差分放大电路以及调压电路；
[0035]
所述差分放大电路的输入端与所述温度采样单元连接，以获取相邻的sic功率器件的温度信号；所述差分放大电路用于比较放大相邻的sic功率器件的温度信号以输出差分放大信号；
[0036]
所述调压电路，用于根据所述差分放大信号，输出所述至少一个sic功率器件的电压调节信号。
[0037]
进一步地，所述处理单元还包括电平移位电路；
[0038]
所述电平移位电路，用于对所述差分放大信号进行电平移位处理，以输出处理后
的差分放大信号；
[0039]
所述调压电路，用于根据所述电平移位电路处理后的差分放大信号，输出所述至少一个sic功率器件的电压调节信号。
[0040]
在一种实施方式中，所述驱动单元13，还用于在所述至少一个sic功率器件存在两路电压调节信号的情形下，选取一路电压调节信号；根据选取的电压调节信号，对所述至少一个sic功率器件的驱动电压进行调节以减小相邻的sic功率器件的温差。
[0041]
以下结合图2-图6进行说明：
[0042]
如图2所示，sic功率器件包括n个sic-mos管、n个温度采样单元11、n个处理单元12以及n个驱动单元13，其中每一个处理单元均包括差分放大电路、电平移位电路和调压电路。
[0043]
n个温度采样单元11分别采样n个sic-mos管的温度以输出对应的温度信号。
[0044]
处理单元12用于获取相邻的sic-mos管的温度信号；比较放大相邻的sic-mos管的温度信号以输出差分放大信号；根据所述差分放大信号，输出相邻的sic-mos管中至少一个sic-mos管的电压调节信号。
[0045]
驱动单元13根据所述电压调节信号，对所述至少一个sic-mos管的驱动电压进行调节以减小相邻的sic-mos管的温差。
[0046]
例如：差分放大电路1获取sic-mos管1的温度信号1和sic-mos管2的温度信号2，比较温度信号1和温度信号2以输出差分放大信号；电平移动电路1对该差分放大信号进行电平移位处理，以输出处理后的差分放大信号；调压电路1根据电平移位电路处理后的差分放大信号，输出sic-mos管1和/或sic-mos管2的电压调节信号。驱动单元1根据sic-mos管1和/或sic-mos管2的电压调节信号，对sic-mos管1和/或sic-mos管2的驱动电压进行调节以减小sic-mos管1和sic-mos管2之间的温差，进而实现并联均流的效果。
[0047]
如果sic-mos管具有多个电压调节信号，例如：sic-mos管2具有电压调节信号1和电压调节信号2，此时驱动单元2会在电压调节信号1和电压调节信号2中选取一个电压调节信号对sic-mos管2的驱动电压进行调节。
[0048]
请参考图3所示，温度采样单元1由串联连接的分压电阻r1和热敏电阻ntc1组成，vt1为温度采样单元1输出的温度信号；温度采样单元2由串联连接的分压电阻r2和热敏电阻ntc2组成，vt2为温度采样单元2输出的温度信号。
[0049]
请参考图4所示，差分放大电路1由运算放大器、r3～r6组成，电平移动电路1由运算放大器、r7～r8组成。电平移动电路1输出的是电平移位处理后的差分放大信号vfb。
[0050]
请参考图5所示，调压电路1由基准源ic和电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12组成，基准源ic产生固定的基准电压vref，差分放大信号vfb的电压变化会导致电阻r12上的电流变化，进而影响输出电压vcc1的变化。
[0051]
请参考图6所示，驱动单元1由驱动ic、串联连接的两个三极管以及电阻r13组成，驱动单元1用于向sic-mos管提供驱动电压。
[0052]
sic-mos管并联工作时，因器件离散性等问题易导致电流不平衡，从而导致并联sic-mos管之间存在较大的温差。当检测到sic-mos管之间存在温差，如vt1＞vt2时，温度信号经过差分放大以及电平移位处理，将反馈信号传递至调压电路使sic-mos管1的驱动电压降低，则sic-mos管1的导通电阻rds变大，流过的电流id减小，损耗下降，温度t1下降。同时，
也可将反馈信号传递至调压电路使sic-mos管2驱动电压升高，则sic-mos管2的导通电阻rds变小，流过的电流id变大，损耗增加，温度t2上升，即有(vt1-vt2)差值减小。当(vt1-vt2)差值开始减小时，驱动电压变化幅值降低，温度t1，t2变化速率降低，最终sic-mos管温度会互相靠近并稳定在(vt1-vt2)差值极小的状态下，达到sic-mos管之间的温度平衡。
[0053]
当存在多管并联使用时，对相邻两个sic-mos管之间进行温度采样，那么中间的某一个或某几个sic-mos管会存在两路反馈信号，取其中的高值作为驱动电压，则相邻两个sic-mos管温度会互相靠近并最终达到平衡，最终并联sic-mos管都达到温度平衡，同时，多管并联sic-mos管总损耗不会增加甚至有可能减少。
[0054]
实施例二
[0055]
如图7所示，本申请实施例二提供一种sic功率器件的并联均流方法，sic功率器件的并联均流系统可参考实施例一所述内容。
[0056]
所述方法包括：
[0057]
步骤s11、获取相邻的sic功率器件的温度信号；
[0058]
步骤s12、比较放大相邻的sic功率器件的温度信号以输出差分放大信号；
[0059]
步骤s13、根据所述差分放大信号，输出相邻的sic功率器件中至少一个sic功率器件的电压调节信号；
[0060]
步骤s14、根据所述电压调节信号，对所述至少一个sic功率器件的驱动电压进行调节以减小相邻的sic功率器件的温差。
[0061]
进一步地，所述方法还包括：
[0062]
在所述至少一个sic功率器件存在两路电压调节信号的情形下，选取一路电压调节信号；
[0063]
根据选取的电压调节信号，对所述至少一个sic功率器件的驱动电压进行调节以减小相邻的sic功率器件的温差。
[0064]
实施例三
[0065]
本申请实施例三提供一种电力电子设备，所述电力电子设备包括sic功率器件的并联均流系统。
[0066]
sic功率器件的并联均流系统可参考实施例一所述内容。所述电力电子设备包括但不限于风电变流器、光伏逆变器、变频器、储能系统等等。
[0067]
以上参照附图说明了本申请的优选实施例，并非因此局限本申请的权利范围。本领域技术人员不脱离本申请的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本申请的权利范围之内。