一文详解IGBT模块并联动态均流方法

　　动态工作指电力电子器件的开通和关断过程。IGBT的开关频率越高，动态均流问题对整个系统的影响就越大。而当器件硬开关的开关频率足够高时，静态均流对系统的影响微乎其微。优化模块动态均流的核心是DC母线设计和IGBT驱动器设计，其目标是：

　　确保每个模块换流路径中的杂散电感相同；所有并联模块的开通时间和关断时间相同。

　　杂散电感和驱动参数之间的差异越小，在开通或关断过程中的均流就越好。然而，需要注意，电气导体的周围存在磁场。模块并联连接的系统中，单个导体的磁场可能会重叠，这取决于模块之间的接近程度或者模块组之间的布局。在系统中，对导体而言这种重叠不是完全一样的。比如，对于系统边缘的模块，只有一个与之相邻的器件，所以磁场的分布不同于那些两侧都有模块的器件。IGBT模块并联时的动态均流如图1所示。

　　

　　IGBT的开通或关断导致电流的变化，而磁场试图去抵消这种变化，从而影响了开关速度。因此在开关过程中，由于每个并联桥臂的磁场耦合不同，导致电流在上升或下降时产生不平衡。可以通过调整换流路径中的杂散电感来补偿电流的不平衡性。

　　图2介绍了调整DC母线中杂散电感的方法，调整的效果如图3实测结果所示，如果能够考虑到所有容差，DC母线通过实验一旦调整成功，这种调整的结果就可以应用到生产中去。正如图2所示，这里有六个可调整点。当调整杂散电感时，必须考虑续流二极管特性的影响。

　　

　　另一个影响模块动态均流的参数是阈值电压UGE（TO）。该电压越低，IGBTMOS通道的打开速度就越快，集电极电流上升得就越快。UGE（TO）的不同导致IGBT的开通时间不同，从而导致开关电流的动态不匹配。然而，通常来讲，现代的IGBT芯片中UGE（TO）的差异很小，所以建议使用相同日期条码的IGBT模块来减小这种差异。

　　最后，和静态工作一样，IGBT模块之间的温差会影响并联均流。因为动态IGBT参数受温度的影响，从而影响并联的均流。因此，控制并联模块基板的温度尽可能均匀有利于IGBT并联动态均流。

　　为了验证应用装置的可行性，可利用双脉冲法进行测试。通过测试，可以研究并联模块的静态和动态特性。然而，以下几点需要考虑在内：

　　在测试中，由于系统无法对器件加热，所以双脉冲测试法无法有效地反映器件温度的因素。也就是说，无法考虑IGBT正温度系数的影响。相应地，在双脉冲测试中，电流分布不均的系统在实际工作中能够展现更好的平衡性；

　　为了得到正确的结果，一般建议双脉冲测试不要在标准半桥电路下测试而是在H桥电路中进行。否则，观测到的电流通路将与在最终应用中的电流通路不一致。在实际应用中，当产生负载电流时，负载电感并非直接连接到母线电压，而总是连接到开关之间。

　　图4给出了标准及改进型双脉冲测试电路，测试模块由三个器件并联组成。