[发明专利]一种逆变器、控制方法及计算机设备

说明书

本发明属于电子器件领域技术领域，具体涉及本发明一种逆变器、控制方法及计算机设备，包括顺次连接的直流源、半桥逆变拓扑、低通滤波器和负载，半桥逆变拓扑包括混合器件，所述混合器件由Si IGBT和高频功率器件并联组成；以及与半桥逆变拓扑信号连接，用以对逆变器进行控制的控制单元；本发明通过由Si IGBT和高频功率器件并联组成混合器件，当IGBT或MOSFET发生开路故障时，需采用合适的容错控制策略，即通过降压、降频、改变占空比或停机，以防止逆变器性能和可靠性的进一步恶化或损毁；从而达到提高逆变器性能和内部电力电子器件故障的冗余能力，同时能避免电力电子器件工作结温过高并进一步提高逆变器的使用寿命。

技术领域

本发明属于电子器件领域技术领域，具体涉及一种逆变器、控制方法及计算机设备。

背景技术

电力电子器件是逆变器的核心部分，决定了逆变器的性能和可靠性。随着电力电子技术的发展，以及电力电子装置应用场合越来越复杂，小型化、轻量化变成了电力电子装置发展的趋势，这对电力电子器件的开关损耗以及开关频率提出了更为苛刻的要求。然而，受限于材料特性所决定的性能理论极限，硅(Si)基IGBT的开关频率能力越来越难以满足高功率密度电力电子装置的需求。高压Si超结MOSFET(如CoolMOS)、SiC MOSFET和GaN HEMT器件或相应功率模块的出现有效的解决了这些问题，因其具有极低的导通电阻和更快开关速度,在某些变换器应用场合已然出现了取代Si IGBT的趋势。

然而，受限于昂贵的半导体材料和功率开关器件制程工艺的复杂性，导致高压Si超结MOSFET(如CoolMOS)、SiC MOSFET和GaN HEMT器件或功率模块的价格极其高昂，目前行业面临的一个挑战是如何以较低的成本制造高性能电力电子器件来实现高效节能的变换器。

发明内容

针对以上Si CoolMOS、SiC MOSFET和GaN HEMT等器件成本较高的问题，本发明旨在提供一种应用IGBT和MOSFET并联组成混合器件的高效节能的逆变器。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种逆变器，包括顺次连接的直流源、半桥逆变拓扑、低通滤波器和负载，所述半桥逆变拓扑包括混合器件，所述混合器件由Si IGBT和高频功率器件并联组成；以及与所述半桥逆变拓扑信号连接，用以对逆变器进行控制的控制单元。

进一步的，所述高频功率器件包括但不限于Si基CoolMOS、SiC MOSFET、GaN HEMT。

作为进一步改进，所述混合器件为分立结构或功率模块结构。

一种逆变器控制方法，包括

S1、检测混合器件是否发生故障，如果是则进入下一步骤，若否则在预设时间后重新进行检测；

S2、判断混合器件故障类型，若为短路故障是则切断电源停机处理；若为开路故障则进入下一步骤；

S3、判断开路故障形式是IGBT故障还是高频功率器件，并根据开路故障形式选择对应的控制模式；所述高频功率器件为MOSFET。

进一步的，若开路故障为IGBT故障且负载电流I_o小于MOSFET额定电流I_1max时；MOSFET的驱动模式和开关频率与健康状态下的恒定控制策略相同，IGBT的驱动信号设为低电平。

作为一种改进，若开路故障为IGBT故障且负载电流I_o大于MOSFET额定电流I_1max时，降低输出电压以降低负载电流，使I_o≤I_1max；同时，IGBT的驱动信号设为低电平。

进一步的，若开路故障为MOSFET故障且负载电流I_o小于IGBT额定电流I_2max时，扩展其脉冲宽度。