为简化创统IGBT模块的分析,取两个并联功率模块中任意一相,见图1,首先进行以下定义:
(1)定义功率模块交流输出到并联点A的线路寄生电感分别为Ls1、Ls2,环路总电感为Ls= Ls1+Ls2,因为两个并联的功率模块电路布局相同,且采用同样的母线排,则有Ls1=Ls2;
(2)忽略直流母线寄生参数影响,假设器件管压降和等效内阻都为零,两模块交流输出差模电压Ud=±Udc;
(3)定义i1,i2分别为两个功率模块输出电流瞬时值,则差模电流也就是环流为id=i1-i2。
如果两个功率模块中对应的IGBT开关时刻不一致,脉冲存在时间差异,见图2,则两功率模块输出之间存在一个差模电压,导致产生差模环流id,且有:
忽略器件等效内阻和线路寄生电阻,在图2中,如果△t3和△t5相等,则环流总是在零轴上下波动,环流处于可控状态,如图3(a)所示;如果△t3>△t5,一个调制周期内环流正负增量发生单向偏移,导致严重不均流发生如图3(b)所示。
为限制环流,在母线电压不能改变的条件下,只能采取增大环路电感的办法,由式3可知,环流增量Δid与环路总电感成反比。因为线路寄生电感Ls都比较小,所以必须采用在并联的功率输出侧串联三相电感Lh的方法来增大环路电感,达到限制环流的目的。定义Udc为母线电压,Δtd为两功率模块对应IGBT开关动作时刻最大差异,Δid为并联允许的最小环流,则并联均流电感取值为: