本實(shí)用新型涉及IGBT溫度控制技術(shù)，尤其涉及一種并聯(lián)IGBT溫度控制裝置。

背景技術(shù)：

隨著功率電子技術(shù)的發(fā)展，單個IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)的電流水平持續(xù)提升，但仍無法滿足大容量變頻器的需求。考慮到IGBT的可靠性、經(jīng)濟(jì)性以及其他因素，選擇最高等級的IGBT有時并非是最佳解決方案。較佳的方法是使用多個IGBT并聯(lián)技術(shù)來滿足單個變頻器的電流要求。

IGBT的溫度是并聯(lián)IGBT使用過程中的重要因素。以下幾個因素會造成并聯(lián)IGBT的不平衡高溫：

1.IGBT自身參數(shù)的差異；

2.外部電路參數(shù)的不同；

3.IGBT散熱條件的不同。

并聯(lián)IGBT的這種不平衡高溫限制了IGBT的輸出電流，并且影響IGBT的靜態(tài)和動態(tài)均流。因此，如何控制IGBT溫度成為IGBT并聯(lián)技術(shù)領(lǐng)域中的一個非常重要的研究方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提出了一種并聯(lián)IGBT溫度控制裝置。特別是，本實(shí)用新型通過調(diào)節(jié)IGBT的正向柵極電壓使得并聯(lián)IGBT的溫度得以平衡。本實(shí)用新型的基本概念在于：IGBT的正向柵極電壓可以影響IGBT的集電極-發(fā)射極電壓降，進(jìn)而影響IGBT的殼溫。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個方面，提供了一種并聯(lián)IGBT溫度控制裝置，包括：

至少兩個IGBT，所述至少兩個IGBT彼此并聯(lián)；

溫度傳感器，監(jiān)測所述至少兩個IGBT中的每一個的殼溫；

驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路的輸出端連接至所述IGBT的柵極；

控制單元，與所述溫度傳感器和所述驅(qū)動電路連接，其中所述控制單元根據(jù)所述殼溫向所述驅(qū)動電路輸出控制信號，以使所述驅(qū)動電路根據(jù)所述控制信號調(diào)節(jié)輸出至與所述驅(qū)動電路的輸出端相連接的IGBT的正向柵極電壓。

根據(jù)一個實(shí)施例，在上述的并聯(lián)IGBT溫度控制裝置中，每一個IGBT都具有一個驅(qū)動電路以及一個用于監(jiān)測其殼溫的溫度傳感器。

根據(jù)一個實(shí)施例，在上述的并聯(lián)IGBT溫度控制裝置中，所述控制單元從所有溫度傳感器接收每一個IGBT的殼溫，計算所有IGBT的平均殼溫作為基準(zhǔn)值，并根據(jù)每一個IGBT的殼溫和所述基準(zhǔn)值的偏差，向該每一個IGBT的驅(qū)動電路輸出針對該IGBT的控制信號，所述控制信號用于調(diào)節(jié)該每一個IGBT的正向柵極電壓。

根據(jù)一個實(shí)施例，在上述的并聯(lián)IGBT溫度控制裝置中，所述控制單元還向所述驅(qū)動電路輸出用于導(dǎo)通或關(guān)斷所述IGBT的IGBT驅(qū)動信號。

根據(jù)一個實(shí)施例，在上述的并聯(lián)IGBT溫度控制裝置中，所述控制單元在同一時間向每一個IGBT的驅(qū)動電路輸出相同的IGBT驅(qū)動控制信號。

根據(jù)一個實(shí)施例，在上述的并聯(lián)IGBT溫度控制裝置中，所述驅(qū)動電路進(jìn)一步包括：

正向電壓調(diào)節(jié)電路，連接至所述控制單元以接收所述控制信號；

驅(qū)動輸出電路，與所述正向電壓調(diào)節(jié)電路和所述控制單元相連接，其中，所述驅(qū)動輸出電路接收來自所述控制單元的IGBT驅(qū)動信號以及來自所述正向電壓調(diào)節(jié)電路的輸出，然后輸出至所述IGBT的柵極。

根據(jù)一個實(shí)施例，在上述的并聯(lián)IGBT溫度控制裝置中，所述正向柵極電壓用于控制所述IGBT的殼溫，

其中，當(dāng)一個IGBT的殼溫大于所述基準(zhǔn)值時，所述控制單元輸出用于升高該IGBT的正向柵極電壓的控制信號至所述驅(qū)動電路；

其中，當(dāng)一個IGBT的殼溫小于所述基準(zhǔn)值時，所述控制單元輸出用于降低該IGBT的正向柵極電壓的控制信號至所述驅(qū)動電路。

根據(jù)一個實(shí)施例，在上述的并聯(lián)IGBT溫度控制裝置中，所述溫度傳感器設(shè)置于所述IGBT的中心部位。

應(yīng)當(dāng)理解，本實(shí)用新型以上的一般性描述和以下的詳細(xì)描述都是示例性和說明性的，并且旨在為如權(quán)利要求所述的本實(shí)用新型提供進(jìn)一步的解釋。

附圖說明

包括附圖是為提供對本實(shí)用新型進(jìn)一步的理解，它們被收錄并構(gòu)成本申請的一部分，附圖示出了本實(shí)用新型的實(shí)施例，并與本說明書一起起到解釋本實(shí)用新型原理的作用。附圖中：

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例的并聯(lián)IGBT溫度控制裝置的電路框圖。

圖2是根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例的驅(qū)動電路的電路框圖。

圖3是根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例的并聯(lián)IGBT溫度控制方法的流程圖。

圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的另一個實(shí)施例的并聯(lián)IGBT溫度控制方法的流程圖。

附圖標(biāo)記說明：

1 并聯(lián)IGBT溫度控制裝置

2 IGBT

3 溫度傳感器

4 驅(qū)動電路

5 控制單元

6 正向電壓調(diào)節(jié)電路

7 驅(qū)動輸出電路

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將詳細(xì)參考附圖描述本實(shí)用新型的實(shí)施例。現(xiàn)在將詳細(xì)參考本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，其示例在附圖中示出。在任何可能的情況下，在所有附圖中將使用相同的標(biāo)記來表示相同或相似的部分。此外，盡管本實(shí)用新型中所使用的術(shù)語是從公知公用的術(shù)語中選擇的，但是本實(shí)用新型說明書中所提及的一些術(shù)語可能是申請人按他或她的判斷來選擇的，其詳細(xì)含義在本文的描述的相關(guān)部分中說明。此外，要求不僅僅通過所使用的實(shí)際術(shù)語，而是還要通過每個術(shù)語所蘊(yùn)含的意義來理解本實(shí)用新型。

參考圖1和圖2來更詳細(xì)地討論本實(shí)用新型的基本原理和優(yōu)選實(shí)施例。如圖所示，本實(shí)用新型的并聯(lián)IGBT溫度控制裝置1主要包括：IGBT 2、溫度傳感器3、驅(qū)動電路4和控制單元5。

如圖1所示，至少兩個IGBT 2彼此并聯(lián)，以滿足較高電流的要求。

溫度傳感器3設(shè)置于IGBT 2處，例如每個IGBT 2的中心部位處，用以監(jiān)測每一個IGBT 2的殼溫。作為一個示例，可以在每一個IGBT 2處分別設(shè)置一個溫度傳感器3，如圖1所示的實(shí)施例那樣?；蛘?，某些半橋模塊內(nèi)包含上下兩個IGBT，在這種半橋模塊中設(shè)置一個溫度傳感器也可以同時測量到這上下兩個IGBT的溫度。因此，本實(shí)用新型的溫度傳感器3的數(shù)量并非必須同IGBT 2的數(shù)量保持一致，只需要確保能監(jiān)測到每一個IGBT 2的殼溫既可。

此外，驅(qū)動電路4的輸出端連接至IGBT 2的柵極，用以調(diào)節(jié)該IGBT 2的正向柵極電壓以及控制該IGBT 2的導(dǎo)通或關(guān)斷。

控制單元5與溫度傳感器3和驅(qū)動電路4連接。控制單元5首先接收來自溫度傳感器3的反饋(即監(jiān)測到的殼溫)，并可以根據(jù)殼溫向驅(qū)動電路4輸出控制信號Vgiven，以使驅(qū)動電路4根據(jù)該控制信號Vgiven調(diào)節(jié)輸出至與該驅(qū)動電路4的輸出端相連接的IGBT 2的正向柵極電壓。

基于上述電路結(jié)構(gòu)，就可以調(diào)節(jié)IGBT 2的正向柵極電壓來調(diào)節(jié)IGBT 2的集電極-發(fā)射極電壓降，進(jìn)而調(diào)節(jié)IGBT 2的殼溫，最終使得并聯(lián)IGBT的溫度實(shí)現(xiàn)平衡。

在圖1所示的實(shí)施例中，每一個IGBT 2都具有一個驅(qū)動電路4以及一個用于監(jiān)測其殼溫的溫度傳感器3。這樣，控制單元5可以從所有溫度傳感器3接收每一個IGBT 2的殼溫，計算出所有IGBT 2的平均殼溫作為基準(zhǔn)值，并根據(jù)每一個IGBT 2的殼溫和上述基準(zhǔn)值的偏差，向該每一個IGBT 2的驅(qū)動電路4輸出針對該IGBT 2的控制信號Vgiven，控制信號Vgiven用于調(diào)節(jié)該每一個IGBT 2的正向柵極電壓。如此為每一個IGBT 2建立一個閉環(huán)控制。

例如，當(dāng)某一個IGBT 2的殼溫大于基準(zhǔn)值時，控制單元5輸出用于升高該IGBT 2的正向柵極電壓的控制信號Vgiven至驅(qū)動電路4；而，當(dāng)一個IGBT 2的殼溫小于基準(zhǔn)值時，控制單元5輸出用于降低該IGBT 2的正向柵極電壓的控制信號Vgiven至驅(qū)動電路4。因?yàn)?，IGBT 2的正向柵極電壓越低，則在給定電流下該IGBT 2的集電極-發(fā)射極電壓降越高，反之亦然。假定IGBT的導(dǎo)通階段期間的電流是恒定的，則以下等式可用于計算導(dǎo)通損耗Pcon：Pcon＝Uce*Ic，其中Uce是集電極-發(fā)射極電壓降且Ic是上述恒定的電流。此外，通過調(diào)節(jié)IGBT的正向柵極電壓還可以改變IGBT的開關(guān)損耗，但該影響非常小，可以忽略。

此外，控制單元5還可以向驅(qū)動電路4輸出用于導(dǎo)通或關(guān)斷IGBT的IGBT驅(qū)動信號(IGBT drive signal)。轉(zhuǎn)到圖2，驅(qū)動電路4可以進(jìn)一步包括：正向電壓調(diào)節(jié)電路6和驅(qū)動輸出電路7。正向電壓調(diào)節(jié)電路6連接至控制單元5以接收控制信號Vgiven。驅(qū)動輸出電路7與正向電壓調(diào)節(jié)電路6和控制單元5分別連接。該驅(qū)動輸出電路7接收來自控制單元5的IGBT驅(qū)動信號(IGBT drive signal)以及來自正向電壓調(diào)節(jié)電路6的輸出，然后一并輸出至IGBT 2的柵極。例如，控制單元5在同一時間向每一個IGBT 2的驅(qū)動電路4輸出的IGBT驅(qū)動控制信號可以是相同的，但同一時間輸出的控制信號Vgiven則因上述偏差的不同而彼此不同。

圖3是根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例的并聯(lián)IGBT溫度控制方法的流程圖。該并聯(lián)IGBT溫度控制方法適用于彼此并聯(lián)的至少兩個IGBT，并可以包括以下步驟：

S1：監(jiān)測至少兩個IGBT中的每一個的殼溫；

S2：根據(jù)殼溫調(diào)節(jié)輸出至IGBT的正向柵極電壓。

更具體的，在圖4所示的實(shí)施例中，步驟S2可以進(jìn)一步包括：

S2-1：計算所有IGBT的平均殼溫作為基準(zhǔn)值；

S2-2：當(dāng)一個IGBT的殼溫大于基準(zhǔn)值時，升高該IGBT的正向柵極電壓；

S2-3：當(dāng)一個IGBT的殼溫小于基準(zhǔn)值時，降低該IGBT的正向柵極電壓。

綜上，本實(shí)用新型所提出的并聯(lián)IGBT溫度控制裝置和方法至少具備以下幾點(diǎn)優(yōu)勢：

1)本實(shí)用新型易于使并聯(lián)IGBT的溫度平衡，從而提升并聯(lián)IGBT電路的可靠性；

2)與現(xiàn)有技術(shù)的其他解決方案相比，本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)成本更低；

3)采用本實(shí)用新型的變頻器易于獲得更高的性能。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可顯見，可對本實(shí)用新型的上述示例性實(shí)施例進(jìn)行各種修改和變型而不偏離本實(shí)用新型的精神和范圍。因此，旨在使本實(shí)用新型覆蓋落在所附權(quán)利要求書及其等效技術(shù)方案范圍內(nèi)的對本實(shí)用新型的修改和變型。