IGBT并聯(lián)應用均流控制技術綜述

本文來源于《電源學報》2024年第1期

作者簡介：

穆峰(1996-),男,碩士研究生。研究方向:電力電子與電力傳動。E-mail:18121479@bjtu.edu.cn..

劉宜鑫(1996-),男,碩士研究生。研究方向:電力電子與電力傳動。E-mail:yixin1996@163.com.

李鑫(1995-),男,碩士研究生。研究方向:電力電子與電力傳動。E-mail:18121470@bjtu.edu.cn.

孫湖(1970-),男,碩士,高級工程師。研究方向:牽引傳動系統(tǒng)可靠性。E-mail:hsun1 @bjtu.edu.cn.

黃先進(1980-),男,中國電源學會高級會員,通信作者,博士,副教授。研究方向:變流器控制與設計,半導體功率器件特性與應用等。E-mail:xjhuang@bjtu.edu.cn。

(北京交通大學電氣工程學院，北京100044)

/ 摘要 /

絕緣柵雙極型晶體管IGBT(insulated-gate bipolar transistor)在現(xiàn)代電力電子技術中應用廣泛，在某些單個器件性能達不到設計要求的工作場合，IGBT的并聯(lián)使用成為一種經(jīng)濟可行的方法。多模塊IGBT并聯(lián)應用可以簡化電路結(jié)構(gòu)，增大變流器輸出功率，提高裝置功率密度。IGBT并聯(lián)應用過程中，器件本體的動、靜態(tài)特性及結(jié)溫的差異，驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)及功率回路不對稱性，伴隨IGBT長期使用出現(xiàn)的老化或失效等問題，都會引起并聯(lián)IGBT支路電流的不均衡，影響系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。對國內(nèi)外IGBT并聯(lián)應用所關注的研究熱點進行了調(diào)研分析總結(jié)了IGBT并聯(lián)動、靜態(tài)電流不均衡產(chǎn)生的原理及影響，分析了電流均衡控制原理的差異。從功率回路均流控制和驅(qū)動回路均流控制兩個方面，對IGBT并聯(lián)應用均流控制的工作特峰性進行了分析總結(jié)和技術對比，并對IGBT并聯(lián)均流技術的發(fā)展方向進行了展望。

隨著現(xiàn)代電力電子產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，大功率電能變換系統(tǒng)對電流容量的需求日益提升。單個絕緣柵雙極型晶體管IGBT(insulated-gate bipolar transistor)器件因其材料特性和制作工藝的約束，通流能力已接近正常應用的極限，進而無法滿足更大電流容量的應用需求?？紤]到系統(tǒng)成本、驅(qū)動電路復雜性和硬件結(jié)構(gòu)的簡化，多個IGBT直接并聯(lián)應用成為一種提升變流系統(tǒng)傳輸容量的有效方法[1]。多個IGBT并聯(lián)運行時，功率回路結(jié)構(gòu)是否對稱，驅(qū)動信號是否一致，各并聯(lián)IGBT的特性參數(shù)以及結(jié)溫變化是否趨近，都會影響其處于通態(tài)和開關瞬態(tài)時集電極電流的一致性，即引發(fā)IGBT靜態(tài)和動態(tài)的不均流問題[2]。因此，確保各并聯(lián)支路IGBT靜態(tài)和動態(tài)電流的均衡是IGBT并聯(lián)應用的關鍵。

靜態(tài)不均流主要指各并聯(lián)IGBT在通態(tài)時由于輸出特性和結(jié)溫的差異及支路阻抗的不一致，使得負載電流在各并聯(lián)IGBT上的分布不均衡；動態(tài)不均流主要指各并聯(lián)IGBT開通和關斷過程開始的時刻以及對應過程中，集電極電流變化速率的不一致致使部分IGBT承受較大的電流應力。為抑制并聯(lián)IGBT間的不均流現(xiàn)象，國內(nèi)外研究者提出了不同的均流控制方法，按照均流控制的路徑，這些方法可分為功率回路均流控制和驅(qū)動回路均流控制兩類。功率回路均流控制主要通過調(diào)整功率回路結(jié)構(gòu)或引入額外的阻抗以及利用熱網(wǎng)絡分析改善硬件設計，進而增強并聯(lián)IGBT間或IGBT內(nèi)部芯片間的電熱參數(shù)的一致性，或盡可能弱化參數(shù)不一致所帶來的影響；驅(qū)動回路均流控制主要通過采用一定的輔助電路及控制策略，調(diào)整門極的控制信號進而間接影響IGBT的集電極電流特性。

由于實際應用場合的多樣性，需選擇合適的IGBT均流控制方法以滿足并聯(lián)系統(tǒng)的電流容量需求，權衡各控制方法在均流效果、損耗和電路復雜程度等因素下的原理及特點是必要的。本文根據(jù)近年來國內(nèi)外對IGBT并聯(lián)應用均流控制方法的研究，首先從IGBT并聯(lián)靜、動態(tài)電流不均衡的原理分析及其影響因素進行闡述，隨后從功率回路均流控制和驅(qū)動回路均流控制兩個方面說明IGBT均流控制方法的研究現(xiàn)狀及其原理、特性，并對其進行歸納總結(jié)和對比展望。

01、靜動態(tài)均流原理及其影響因素

1.1?靜態(tài)均流及其影響因素

靜態(tài)均流問題可以歸結(jié)至并聯(lián)IGBT的輸出特性或飽和壓降上，以兩個IGBT直接并聯(lián)為例說明其靜態(tài)均流特性，圖1為兩并聯(lián)IGBT輸出特性曲線及其簡化等效電路示意。

(a)輸出特性曲線

(b)簡化等效電路，圖1.并聯(lián)IGBT及其輸出特性

圖1中，VCE(sat)1和VCE(sat)2分別為兩個并聯(lián)IGBT中Q1和Q2在飽和區(qū)下的集電極電壓，由于飽和壓降較低時IGBT的輸出特性為非線性，而在飽和壓降較高時近似呈線性，因此可以得到Q1和Q2的輸出特性[3]為：

式中：Vo1和Vo2分別為Q1和Q2輸出特性曲線線性化后與VCE軸的交點，即開啟電壓，r1和r2分別為Q1和Q2的通態(tài)電阻；IC1和IC2分別為Q1和Q2的集電極電流；ICtot為Q1和Q2的集電極電流之和。由于Q1和Q2為并聯(lián)關系，存在數(shù)學關系：V CE(sat)1=VCE(sat)2=VCE(sat)，結(jié)合式(1)定義IGBT并聯(lián)時的靜態(tài)電流不均衡度，即：

由于并聯(lián)時通常會選取同一批次的IGBT，其開啟電壓Vo較為接近，一般情況下可認為Vo1≈Vo2，繼而可將式(2)簡化為：

其中，r1和r2表征著IGBT中Q1和Q2的飽和壓降，可知飽和壓降對靜態(tài)均流特性有重要影響。通過對IGBT的飽和壓降構(gòu)成進一步分析，可以了解到結(jié)溫對IGBT并聯(lián)靜態(tài)均流特性的影響圖，即：

式中：RM為IGBT的通態(tài)電阻;Rch為溝道電阻;Ra為積累層電阻、Rj為JFET電阻;Repi為外延層電阻。其中，Ra和Rj與器件的制造工藝有關Repi會隨器件結(jié)溫的升高而略有增大，Rch作為通態(tài)電阻，主要受門極導通電壓和結(jié)溫的影響，即：

式中：L為IGBT的溝道長度;Z為單位面積的溝道寬度;μns為溝道反型層電子的遷移率;Cox為單位面積的柵氧化層電容;VG,on為導通時對應的驅(qū)動電壓;VGE(th)為IGBT的開通閾值電壓。

溝道反型層電子的遷移率μns是關于結(jié)溫Tj的減函數(shù)，即：

式中:T0和m均為常數(shù)

由式(4)~式(6)可知，隨著IGBT結(jié)溫的升高，其通態(tài)電阻會增大進而導致其集電極電流減小，使得通態(tài)電阻較小的IGBT流過更多電流，經(jīng)過累積后在各并聯(lián)IGBT的通態(tài)損耗和老化程度上產(chǎn)生進一步的差異，對此問題，近年來各IGBT廠商如英飛凌、ABB等推出了具有正溫度系數(shù)PTC(positive temperature coefficient)的IGBT以抑制并聯(lián)應用時靜態(tài)電流的不均衡現(xiàn)象。

IGBT并聯(lián)應用時靜態(tài)電流的不均衡可歸咎于飽和壓降的不一致，器件自身的輸出特性、結(jié)溫和外部電路阻抗的不一致都將對并聯(lián)IGBT的飽和壓降產(chǎn)生影響，最終導致負載電流在各并聯(lián)IGBT上分布不均。在實際應用中，影響并聯(lián)IGBT飽和壓降進而引發(fā)靜態(tài)電流不均衡的因素如表1所示[5]。

1.2?動態(tài)均流及其影響因素

IGBT并聯(lián)時動態(tài)不均流現(xiàn)象的主要表現(xiàn)為并聯(lián)IGBT開通、關斷過程起始時刻的不一致或集電極電流在開通、關斷過程中變化速率的不一致。其中，IGBT開通、關斷過程起始時刻的不一致通常源于門極驅(qū)動信號或門極驅(qū)動回路參數(shù)的不一致，集電極電流在開通、關斷過程中變化速率的不一致則與器件內(nèi)部參數(shù)及門極驅(qū)動電壓有關[6-7]。

表1.IGBT并聯(lián)時靜態(tài)均流影響因素

以IGBT的開通過程為例，IGBT在該過程中存在開通延遲時間td(on)，它對應IGBT的門極電壓由關斷時的穩(wěn)態(tài)值達到導通閥值所經(jīng)過的時間[8]，即

式中：RG,on和Rint分別為門極驅(qū)動電阻和IGBT內(nèi)部的門極電阻;Cies為IGBT的輸入電容;VG,on和VG,off分別為門極驅(qū)動電路開通和關斷時輸出的穩(wěn)態(tài)電壓;VGE(th)為IGBT的導通閥值電壓。門極驅(qū)動電阻及輸出電壓、IGBT內(nèi)部的門極電阻、IGBT結(jié)電容以及導通閥值電壓的差異都會對并聯(lián)IGBT開通過程起始時刻的一致性產(chǎn)生一定影響，此外，開通延遲時間td(on)還會隨著結(jié)溫Tj的升高而增大。

在IGBT開通延遲結(jié)束后，集電極電流開始上升，其上升速率可表示為：

式中：lc為集電極電流；VGE為門極電壓;gm為等效跨導，與IGBT自身參數(shù)以及門極電壓有關，可知其對動態(tài)均流存在影響。

與開通過程類似，IGBT的關斷過程也與上述參數(shù)存在一定關聯(lián)。IGBT自身參數(shù)以及門極驅(qū)動電壓都會對并聯(lián)IGBT的開關過程起始時刻和電流變化速率的一致性產(chǎn)生影響。另外，對于單個IGBT，其內(nèi)部布局(如引入開爾文發(fā)射極)會影響各并聯(lián)芯片的電流均衡回，這意味著包括IGBT在內(nèi)的功率模塊內(nèi)部需要更加合理的布局以確保并聯(lián)芯片間電流的均衡分布[10]。IGBT并聯(lián)時影響其動態(tài)均流特性的因素如表2所示[5]。

表2.IGBT并聯(lián)時動態(tài)均流影響因素

由以上分析可知，IGBT自身特性及其結(jié)溫、門極驅(qū)動電路與功率回路布局以及負載特性都將對IGBT并聯(lián)應用時的均流特性產(chǎn)生影響，因此，在未采取任何功率回路、驅(qū)動回路和散熱設計方面的優(yōu)化時，通常要對并聯(lián)IGBT進行降額計算及降額應用，即通過降低流經(jīng)并聯(lián)IGBT的負載電流上限以妥協(xié)性地確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

不同數(shù)目的IGBT并聯(lián)并滿足一定的靜態(tài)和動態(tài)均流特性時，由于靜態(tài)降額因子取值普遍高于動態(tài)降額因子，因此在考慮并聯(lián)系統(tǒng)的降額時可以優(yōu)先考慮靜態(tài)降額因子[11]，并聯(lián)IGBT運行在安全工作區(qū)內(nèi)時，通過并聯(lián)IGBT數(shù)目n、單個IGBT的集電極電流額定值IC(nom)以及平均電流IC(ave)，可以得到并聯(lián)IGBT總電流上限∑I[12]，即：

式中，IC(max)為并聯(lián)IGBT中承受最大電流應力的IGBT對應的集電極電流。

為盡量減少降額對各并聯(lián)IGBT性能的限制，針對復雜且多樣的影響因素，在確保選用同一型號、批次及相近正溫度特性IGBT的前提下，還需要采取合適的均流控制方法。

02、功率回路均流控制

功率回路的設計是IGBT并聯(lián)應用中至關重要的一步，通過對每個并聯(lián)IGBT的外圍功率回路引人無源器件或優(yōu)化功率回路布局來提高并聯(lián)系統(tǒng)各支路參數(shù)的一致性，以達到降低靜、動態(tài)電流的不均衡度的目的。以IGBT并聯(lián)應用為前提進行功率回路設計時，通常會帶有一定的妥協(xié)性，需要在各支路電流均衡度和達到相應均流指標而引入的損耗等方面進行考量。

在優(yōu)化并聯(lián)IGBT功率回路布局方面，阻抗匹配對IGBT并聯(lián)應用中電流分布的影響需要重點考慮[13]。研究構(gòu)建功率回路間分布參數(shù)模型的等效電路，設計了不同的功率回路連接方式進行性能比較測試，如圖2所示。在并聯(lián)IGBT支路間門-射極阻抗Zge和集-射極阻抗Zce差異較小的兩種結(jié)構(gòu)(圖2(b)和(d))下，各并聯(lián)IGBT的門極電壓差異較小，并聯(lián)系統(tǒng)擁有更好的均流特性。研究顯示，圖2(d)結(jié)構(gòu)具有更好的動、靜態(tài)均流特性，雖然在實際中較難實現(xiàn)。

并聯(lián)IGBT發(fā)生短路時的負載對稱連接的均流問題，也需要特別考慮?；?D數(shù)學模型及仿真，研究非對稱負載連接下功率回路中電感分布對均流特性的影響，通過改進交流側(cè)連接端子結(jié)構(gòu)的設計使其增加了額外的連接，進而有效降低了交流側(cè)的雜散電感，使得短路工況下并聯(lián)IGBT的電流分配得到優(yōu)化，通過后續(xù)短路工況的仿真可知，增加接觸面積，采用更小的電流回路連接能夠有效抑制短路工況時的電流不均衡[14]。

在設計功率回路的布局時，通常會受到許多實際條件的約束使并聯(lián)系統(tǒng)無法在電流通路和空間電磁場方面達到完全對稱[15-16]，引人額外的無源器件進行阻抗匹配或抑制各支路在開關過程中集電極電流的變化速率成為了一種輔助性措施。

外加電感平衡法如圖3所示，通過在各IGBT所在的支路中均引入額外的電感，進而抑制IGBT開通和關斷過程中集電極電流的變化速率，其基本原理是通過IGBT外圍引入比雜散電感大一個或數(shù)個量級的μH級電感以抑制原支路中雜散電感間存在的差異。外加電感法可以同時抑制動態(tài)電流和靜態(tài)電流的不均衡，且開關頻率越高，效果就越好。

(a)功率回路同向連接方式

(b)功率回路對稱連接方式

(c)發(fā)射極對稱連接方式

(d)功率回路中心對稱連接方式，圖2.4種回路中心對稱鏈接方式

目前該種方法僅見于涉及兩電平電路拓撲中的應用的文獻中，在其他電路拓撲形式中的應用有待進一步研究[16]。外加電感的大小可以表示為：

式中：UDC為直流母線電壓；?Imax為所允許的電流偏差最大值；?t為并聯(lián)IGBT間開關過程起始時刻的偏差。

對外加電感后電流的不均衡度進行推導與簡化[3]，得到：

(a)獨立電感均流

(b)共軛電感均流，圖3.外加電感法

外加電感法雖然在工程上易于實現(xiàn)，卻存在著明顯的缺點:1.由于IGBT功率回路中引入了取值高于雜散電感一個或數(shù)個量級的電感，在選用同一驅(qū)動電路配合發(fā)射極電阻反饋法進行IGBT并聯(lián)驅(qū)動時，IGBT門極驅(qū)動回路產(chǎn)生的反饋電壓會出現(xiàn)嚴重的振蕩，進而導致開關管的損壞；2.該方法對因IGBT模塊內(nèi)部參數(shù)不一致產(chǎn)生的續(xù)流二極管反向恢復電流的不一致并無改善作用。

在每個IGBT獨立驅(qū)動和外加電感的基礎上，基于特定的拓撲可以進一步改善IGBT的并聯(lián)均流特性[3]，如圖4所示，以外加電感法為基礎，在直流側(cè)引入了一個Z源網(wǎng)絡，該網(wǎng)絡由吸收電感Ldc_b1和Ldc_b2、吸收電容Cdc_b1和Cdc_b2、二極管D組成，輸出側(cè)電感由電感Le1和Le2組成，負載由負載電感L、電容C和負載電阻R組成，IGBT模塊由4個IGBT組成的H橋型并聯(lián)電路構(gòu)成，Vd為直流輸入電壓，Cd為直流側(cè)吸收電容。

該拓撲使IGBT開通和關斷過程中的集電極電流變化速率均受到支路電感的抑制，繼而減小動態(tài)電流的不均衡，而Z源網(wǎng)絡中的電感將會使IGBT開通過程中換向速率變慢，減緩了二極管反向恢復所帶來的開通時動態(tài)電流不均。該方法配合軟開通方式可以降低開通損耗，由于附加的電感在任何時刻都存在電流通路，不會產(chǎn)生額外的過電壓，直流側(cè)電感則能夠抑制短路時電流的di/dt，進而簡化短路保護的設計。該拓撲帶來的問題為:IGBT關斷時，Z源網(wǎng)絡中電感的部分電流會流入IGBT吸收電容對其充電，進而抬高IGBT關斷時集射極電壓的第二尖峰值，為抑制該尖峰，需要在引人Z源網(wǎng)絡時額外引入1個二極管和2個μH級電感的基礎上，在直流側(cè)添加由二極管及電容組成的CDC網(wǎng)絡。

圖4.文獻[3]所提IGBT并聯(lián)電路

并聯(lián)IGBT間的電流分布不僅受到各支路阻抗影響，還與熱網(wǎng)絡中存在的耦合效應有著重要的聯(lián)系，半導體器件的開關損耗與通態(tài)損耗通常會受到結(jié)溫的影響，而結(jié)溫也會由于損耗的存在而波動，進而影響器件的瞬態(tài)和通態(tài)特性。為了較準確地預測IGBT模塊瞬態(tài)結(jié)溫的變化進而將其推廣至并聯(lián)系統(tǒng)，需要建立IGBT模塊的瞬態(tài)電熱模型，以分析并聯(lián)IGBT散熱路徑之間的耦合關系，優(yōu)化并聯(lián)系統(tǒng)中功率模塊的安裝位置和散熱器設計，利用自然風冷、強迫風冷和水冷這3種常用的冷卻措施[17]在保證各IGBT的結(jié)溫處于安全工作區(qū)內(nèi)的同時，使得各模塊具有較小的結(jié)溫差異，以提高瞬態(tài)和通態(tài)時集電極電流的一致性。

并聯(lián)IGBT模塊間的散熱布局會對各模塊溫升及熱量交換產(chǎn)生較大影響，準確的熱耦合特性分析有利于模塊間散熱布局的合理設計。通過引人Elmore延時的RC組件模型RCCM(RC component model)，可以反映熱量在每個組成層級之間的傳導延遲并提取熱網(wǎng)絡中的熱阻抗參數(shù)和時間常數(shù)，進而對采取一定冷卻措施下的IGBT模塊的瞬態(tài)和通態(tài)的熱特性進行分析[17]。而通過采集模塊外殼的熱測量數(shù)據(jù)與熱阻抗參數(shù)ZJC相結(jié)合的方式提取整個系統(tǒng)的RC網(wǎng)絡參數(shù)，將使IGBT結(jié)溫的預測易于實現(xiàn)[18]。通過對單個IGBT模塊進行熱模型的建立與分析，使瞬態(tài)時結(jié)溫變化的預測較為準確，但由于解析方法求解熱模型較為困難，并未將分析推廣到并聯(lián)IGBT應用中。采用改進型并聯(lián)熱阻抗模型分析結(jié)溫對IGBT瞬態(tài)和通態(tài)的影響時，器件之間存在橫向的熱流分布使得散熱路徑間存在的耦合將被考慮在內(nèi)[19]即在單個器件熱阻模型的基礎上添加橫向耦合的熱阻部分，將器件總的損耗分成橫向PH和縱向PV流動，并以此為基礎，建立了IGBT并聯(lián)瞬態(tài)電熱模型(損耗與結(jié)溫相互影響的耦合模型)，通過實驗和仿真結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)，模塊距離增大導致散熱器水平熱阻抗部分的參數(shù)增大，該模型使并聯(lián)模塊之間的熱耦合特性的分析更加準確。

并聯(lián)IGBT的熱耦合參數(shù)不僅需要從模塊散熱布局方面進行優(yōu)化，單個模塊內(nèi)部芯片間的溫度也會相互作用進而影響整個模塊的溫度。基于功率模塊內(nèi)部熱量的橫向傳導分析熱交叉耦合作用的基理，根據(jù)單芯片工作時其他芯片受到的溫度影響建立交叉耦合熱網(wǎng)絡模型，并對交叉耦合熱網(wǎng)絡模型、傳統(tǒng)熱網(wǎng)絡模型以及有限元模型獲取的平均結(jié)溫情況進行對比[20]，可以指導模塊封裝參數(shù)的優(yōu)化以提高模塊的可靠性。

IGBT并聯(lián)應用下功率回路的均流控制主要通過優(yōu)化功率回路電熱特性的一致性以及在主電路中引入額外的元件，確保并聯(lián)IGBT具有較為合理的動、靜態(tài)均流特性。但在高壓大功率場合，額外引人的元件的體積、損耗及成本較高，某些功率回路布局也較難實現(xiàn)。

03、驅(qū)動回路均流控制

驅(qū)動回路均流控制由驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)和門極控制策略兩方面組成，其中門極控制策略主要通過改變各并聯(lián)IGBT門極控制信號的大小和一致性來間接控制其集電極電流的一致性，根據(jù)對門極輸入的影響方式可分為無源控制和有源控制兩種。無源控制僅通過在門極回路引入無源器件即可實現(xiàn)反饋調(diào)節(jié)，無需控制策略與檢測電路二者的配合，主要包括發(fā)射極電阻反饋法和磁芯同步法;有源控制通過輔助電路與控制策略相配合實現(xiàn)對并聯(lián)IGBT均流特性的實時調(diào)節(jié)，主要包括平均電流法、閉環(huán)電流斜率控制法、鏈式控制法和門極延遲控制法。

3.1 驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)

在IGBT并聯(lián)應用中，除了功率回路的設計與優(yōu)化，驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)的選取對于并聯(lián)IGBT的均流特性同樣具有重大影響。通過測試和分析，對比了不同IGBT門極驅(qū)動回路結(jié)構(gòu)對IGBT并聯(lián)動態(tài)工作特性的影響，具體結(jié)果如表3所示[21]。

表3.4種驅(qū)動回路結(jié)構(gòu)特性對比

4種IGBT驅(qū)動結(jié)構(gòu)如圖5所示，PI(power in-tergrations)、青銅劍科技、飛仕得科技等驅(qū)動開發(fā)商將會綜合考慮功率模塊封裝和客戶需求等因素，推出針對某型號IGBT并聯(lián)應用的驅(qū)動電路。

3.2?無源門極控制策略

3.2.1 發(fā)射極電阻反饋法

發(fā)射極電阻反饋法是在并聯(lián)IGBT使用同一驅(qū)動電路的前提下引入的均流控制方法，如圖6所示，處于同一驅(qū)動電路下的各IGBT的輔助發(fā)射極公共點AE及其功率發(fā)射極公共點E之間將不可避免的存在環(huán)路[22]，該環(huán)路使并聯(lián)IGBT自身特性或功率回路寄生參數(shù)不一致時伴隨的集電極電流不均衡，通過環(huán)路影響各并聯(lián)IGBT的門極電壓，以對不均流形成抑制，通過增大發(fā)射極電阻RE1和RE2可以增大這種反饋作用。

(a)單驅(qū)動電路直接并聯(lián)引出連接

(b)多路驅(qū)動電路隔離并聯(lián)連接

(c)單驅(qū)動電路引出靜態(tài)多分電路連接

(d)單驅(qū)動電路引出動態(tài)多分電路連接，圖5.4種IGBT驅(qū)動結(jié)構(gòu)

圖6.環(huán)路問題及發(fā)射極電阻反饋法

通過實驗和研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)射極電阻反饋法存在一種危險的振蕩現(xiàn)象[3]，當發(fā)射極電阻取值較小時，電流不均所引起的反饋電壓較弱，無法有效改善并聯(lián)IGBT的均流特性;而當發(fā)射極電阻取值較大時，不同的di/dt與發(fā)射極雜散電感會產(chǎn)生很強的反饋電壓疊加在門極驅(qū)動回路上，造成IGBT門極電壓在密勒平臺附近發(fā)生較大的變化，甚至產(chǎn)生嚴重振蕩，這是使用該方法時有待解決的問題。

3.2.2 磁芯同步法

考慮到同一驅(qū)動電路下并聯(lián)IGBT間存在的環(huán)路問題，在并聯(lián)IGBT的門極與輔助發(fā)射極間設置共模扼流線圈可以實現(xiàn)門極與輔助發(fā)射極的解耦[22]，進而削弱發(fā)射極寄生電感不一致帶來的影響，如圖7所示。該方法相較于發(fā)射極電阻反饋法，均流效果雖有所改善，但引入共模扼流線圈會增加驅(qū)動回路的體積和結(jié)構(gòu)復雜度。盡管該方法在發(fā)射極寄生電感存在一定差異時對均流的改善作用得到了驗證，并聯(lián)IGBT本身參數(shù)存在差異等情況下的均流效果則并未被提及。

圖7.實現(xiàn)門極解耦的磁芯同步法

磁芯同步法的另一種方式更加常用，也稱為脈沖變壓器法，該方法于2002年被提出并在串聯(lián)均壓中得到應用[23]，這一方法同樣適用于IGBT并聯(lián)應用。將變比為1:1的脈沖變壓器的一次側(cè)和二次側(cè)分別串入兩路并聯(lián)IGBT門極所在的線路，通過磁耦合的方式實現(xiàn)驅(qū)動電流的同步性，當驅(qū)動電阻和并聯(lián)IGBT的內(nèi)部參數(shù)分別一致時，門極電阻對IGBT輸入電容的充放電過程也將趨于一致，從而實現(xiàn)IGBT的動態(tài)均流。而根據(jù)變壓器的原理，通過級聯(lián)可以實現(xiàn)多路IGBT并聯(lián)的驅(qū)動信號補償，這種良好的擴展性成為了脈沖變壓器法最大的特點和優(yōu)點[24]，運用脈沖變壓器法的n級IGBT并聯(lián)驅(qū)動連接如圖8所示。

脈沖變壓器法對改善驅(qū)動信號延時不同導致的并聯(lián)IGBT動態(tài)電流不均衡具有較好的效果，根據(jù)并聯(lián)IGBT的參數(shù)和驅(qū)動信號延時等條件，將IGBT動態(tài)過程等效為輸入電容充放電等效電路繼而推導得到其范圍，變壓器的互感、漏感設計可由此為參考[25]。采用磁芯同步法進行均壓控制時，考慮到柵極平衡核的漏感對均壓效果的影響[26]，漏感越小可使兩個繞組的電流差值越小，則均衡效果越好。

圖8.n級IGBT并聯(lián)驅(qū)動連接

3.3有源門極控制策略

3.3.1 平均電流法

通過平均電流與各并聯(lián)IGBT實際電流的偏差Δi調(diào)整門極電壓的大小，實現(xiàn)并聯(lián)IGBT的靜態(tài)均流控制，如圖9所示，對于并聯(lián)IGBT中的某一條支路i，其參考電流Δi[27]可表示為：

式中：T為采樣時間；n為并聯(lián)IGBT的數(shù)目；ii為靜態(tài)電流，通常取自通態(tài)過程結(jié)束前的電流(所有被測電流無需精確至同一時刻)。文獻[28]也提出了利用并聯(lián)IGBT的平均電流IC(AVC)及各IGBT的實際電流IXi得到作用于IGBT門極的電壓ΔVi，進而與控制信號VPWM相疊加成為實際作用于門極的驅(qū)動電壓VGEI實現(xiàn)并聯(lián)IGBT的均流。

圖9.平均電流法示意

平均電流法對靜態(tài)電流有較好的均衡作用，而對動態(tài)均流的實現(xiàn)則需借助復雜的數(shù)字處理，且均流過程存在一定的延遲，需通過優(yōu)化控制策略及改善控制、功率回路的結(jié)構(gòu)設計以進一步提升均流效果。

3.3.2 參考電流法

通過引入一種無需數(shù)字處理環(huán)節(jié)的穩(wěn)態(tài)電流環(huán)可以優(yōu)化并聯(lián)IGBT靜態(tài)均流特性[29]，如圖10所示。該穩(wěn)態(tài)電流環(huán)通過參考電流得到對應的參考電壓Uref。

參考電流法有較好的靜態(tài)均流效果，可通過模擬電路實現(xiàn)對靜態(tài)電流的調(diào)節(jié)，有效節(jié)約了器件成本，該方法的均流效果容易受到IGBT參數(shù)差異的影響。

圖10.穩(wěn)態(tài)電流環(huán)示意

3.3.3 閉環(huán)電流斜率控制法

通過對集電極電流變化速率dlc/dt設置參考值，使各并聯(lián)IGBT在開關過程中按照既定的斜率上升和下降，進而實現(xiàn)均流[30]，其控制電路如圖11所示。該方法通過檢測輔助發(fā)射極至功率發(fā)射極間寄生電感兩端的電壓，與對應參考電流斜率的參考電壓進行比較，實現(xiàn)并聯(lián)均流。由于在控制算法中存在發(fā)射極寄生電感IE作為關鍵參數(shù)，閉環(huán)電流斜率控制法易受到IGBT參數(shù)的影響。

圖11.閉環(huán)電流斜率控制法示意

3.3.4 鏈式控制法

在并聯(lián)時各IGBT按照一定的次序，將其相鄰的一個IGBT的集電極電流作為參考，可以避免平均電流法可能引發(fā)的控制飽和問題B11，如圖12所示。

圖12.鏈式控制法示意

鏈式控制法規(guī)避了平均電流法參考值的計算以及控制飽和的發(fā)生，簡化了控制結(jié)構(gòu)，但各并聯(lián)IGBT電流的提取仍需額外的器件和空間，且該方法缺少相應的動態(tài)均流措施。

3.3.5 門極延遲控制法

與IGBT串聯(lián)均壓中采取的門極延遲控制原理相同，通過分別調(diào)節(jié)各并聯(lián)IGBT驅(qū)動信號的時序，使其能夠在相近的時刻開通或關斷，即可改善系統(tǒng)的動態(tài)均流特性[22-33]。通過第3.2.1節(jié)提及的由平均電流和測量電流得到的參考電流Δi，經(jīng)控制算法得到延遲時間Δt，對開通及關斷控制信號進行延遲調(diào)節(jié)，如圖13所示，并在1000V/800A下選用4個IGBT半橋模塊進行并聯(lián)測試，得到了可接受的均流效果[27]，但該方法的均流效果受電流采集時刻與器件選擇的影響，存在一定局限性。

圖13.運用平均電流的門極延遲控制示意

通過將已知的器件參數(shù)代人均流模型的方式獲取需要引入的延時補償后，經(jīng)過精細調(diào)整，可改善并聯(lián)IGBT的動態(tài)均流特性。通過PCB羅氏線圈測量各支路電流后，與設置的電流閾值Itrig相比較，進而獲取對應的延時，隨后選擇并聯(lián)IGBT中任意一路作為參考支路，用于調(diào)節(jié)其他支路上IGBT驅(qū)動信號的延遲時間[34-35]。采用PCB羅氏線圈測量或利用發(fā)射極感應電壓VEe可以獲取集電極電流的上升、下降沿信息，再通過引入主從結(jié)構(gòu)和鏈式結(jié)構(gòu)2種門極延遲控制，門極驅(qū)動的不同步能夠得到有效改進。對于利用IGBT發(fā)射極感應電壓VEe獲取集電極電流上升、下降沿實現(xiàn)自動的延遲時間補償?shù)目刂撇呗?，其均流效果?700V/450A條件下的IGBT三模塊并聯(lián)應用中得到驗證[36-37]。

3.3.6 變門極電阻控制法

門極電阻Rg的取值對IGBT的開通/關斷延遲時間、集電極電流變化速率以及集射極電壓變化速率等方面會產(chǎn)生不同程度的影響。僅在開通及關斷延遲階段通過數(shù)字輸入與模擬開關結(jié)合的方式，將兩個電阻串聯(lián)以改變門極電阻的大小，在延遲階段結(jié)束后將門極電阻切換至原始值，經(jīng)過以上過程。并聯(lián)IGBT的動態(tài)均流特性(600V/90A)可得到優(yōu)化[38]。該方法可看作通過影響驅(qū)動回路對輸入電容的充放電過程間接地改變開關延遲時間，可認為是一種間接的門極延遲控制方法，但并未在更高功率等級下進行測試，有待進一步探索。

04、均流控制方法對比及展望

對上述均流方式(包括降額法)的對比如表4所示，分別從均流效果、引入損耗、設計復雜度和可靠性4個方面進行了比較。

降額法作為最簡單的均流方式，不會引入過多損耗，但會對器件的利用率產(chǎn)生較大限制，不適用于并聯(lián)IGBT數(shù)目較多的情況，因此還需要從功率回路和驅(qū)動回路兩方面考慮進行均流控制。

對于功率回路，優(yōu)化其電磁以及熱網(wǎng)絡參數(shù)的一致性可以有效均衡各支路電流的分布，但在實際運行條件的限制下，可能需要外加電感法配合在一定程度上抑制電流的變化速率，這同時也會引入較大的損耗，而基于拓撲的外加電感法引入的關斷電壓尖峰問題亦需配合額外的元件對其進行抑制，因此，僅依賴外加電感的均流方式在高壓、高頻的場合并不適用。

表4.均流方式對比

對于驅(qū)動回路，在未采用任何門極控制策略時，可以根據(jù)系統(tǒng)對均流特性的需求選取不同的驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)以使門極信號達到相應的一致性，盡管隔離驅(qū)動結(jié)構(gòu)具有較好的均流效果，但對信號隔離環(huán)節(jié)中各元件的一致性的要求會隨著并聯(lián)IGBT數(shù)目的增加而更加嚴苛，同時也不適用于并聯(lián)IGBT的分布較為松散的場合;在發(fā)射極引入反饋電阻雖然可以有效抑制不均流但存在振蕩的風險，其較大的反饋電阻在并聯(lián)器件開關頻率較高的場合將帶來的較大的驅(qū)動損耗;磁芯同步法可抑制由驅(qū)動信號延時不一致而產(chǎn)生的電流不均，其均流效果較為理想，電路拓撲簡單，具有擴展性，但耦合變壓器的存在會使驅(qū)動電路的體積增大，其復雜程度也會提高，適用于并聯(lián)IGBT本身參數(shù)差異較小且系統(tǒng)體積限制不高的情況。平均電流法和鏈式控制法對靜態(tài)均流能夠起到一定的改善作用，但需要額外的電流檢測電路或易受器件參數(shù)的影響，參考電流法結(jié)構(gòu)簡單且具有較好的靜態(tài)均流效果，但也有一定的參數(shù)依賴性，以上三者適用于器件開關頻率不高的場合;閉環(huán)電流斜率控制法在改善動態(tài)不均流的同時也存在器件參數(shù)的依賴性，且不適用于驅(qū)動信號傳輸延時差異較大、器件開關頻率較高的場合;門極延遲控制法盡管能達到較好的動態(tài)均流效果，但較為依賴延時補償?shù)臏y量及計算精度，對控制單元的快速性和穩(wěn)定性有著較高要求，較適用于中高頻場合，變門極電阻控制法較于前者更加簡單但缺少自適應調(diào)節(jié)能力，且對于集電極電流的測量精度有著一定要求，更高功率等級下是否適用還需進一步驗證。

在上述均流方式需要進一步完善的同時，未來的IGBT并聯(lián)均流控制應具備以下特征:基于IGBT模塊封裝及內(nèi)部芯片布局的優(yōu)化，功率回路及散熱設計得到進一步簡化，結(jié)合具體的應用場合，驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)和并聯(lián)控制策略應盡可能簡單，確保系統(tǒng)均流指標的同時具備一定的檢測和保護功能，各并聯(lián)IGBT的驅(qū)動電路應獨立、模塊化，具有可替換性。均流技術的發(fā)展可能集中在以下6個方向。

1	IGBT模塊內(nèi)部芯片和匯流回路布局以及IGBT模塊封裝技術。器件封裝內(nèi)部電流路徑間的電磁耦合以及并聯(lián)芯片之間的熱耦合對整個并聯(lián)系統(tǒng)的影響較為顯著，優(yōu)化封裝與芯片布局將有效確保單個器件的穩(wěn)定運行進而降低其并聯(lián)使用的風險[39]。在IGBT模塊內(nèi)部，封裝芯片數(shù)量和匯流回路電磁特性以及熱特性都會以并聯(lián)應用為基礎專門考量，模塊封裝的端子布局、形狀尺寸，會基于多模塊并聯(lián)情況下電磁特性以及熱特性加以考慮。
2	功率匯流回路的材料結(jié)構(gòu)設計。在現(xiàn)有低感疊層母排的基礎上，向無感疊層母排、柔性連接母排發(fā)展，利用新材料、新工藝，進一步降低功率回路寄生參數(shù)影響，增強各并聯(lián)支路的參數(shù)一致性。
3	并聯(lián)IGBT模塊結(jié)構(gòu)布局立體化。散熱結(jié)構(gòu)突破目前大多數(shù)散熱基板平面布局，向具有不同三維結(jié)構(gòu)的空間分層散熱方式發(fā)展。
4	IGBT驅(qū)動電路智能化、精細化。從當前確保控制脈沖同步而各并聯(lián)IGBT門極實際不同步，到考慮客觀控制回路寄生參數(shù)的影響，實現(xiàn)脈沖異步而各并聯(lián)IGBT門極同步開通的轉(zhuǎn)變。這需要研發(fā)更加智能、更加精細化控制的IGBT驅(qū)動電路，實現(xiàn)自動檢測驅(qū)動回路參數(shù)差異，自動實現(xiàn)驅(qū)動信號超前滯后精細化調(diào)節(jié)。
5	均流檢測技術。動、靜態(tài)均流時所采用的某些判據(jù)對于相應檢測電路的精度和器件參數(shù)依賴性都有著較高的要求，因此，更加泛用、低成本、可集成以及精準的均流檢測技術是實現(xiàn)理想均流控制所不可或缺的HOINGBT間集電極電流的檢測以及信息交互可在各自的驅(qū)動電路間完成，系統(tǒng)的均流檢測范圍可跟隨并聯(lián)IGBT數(shù)目的增加而穩(wěn)定擴展。
6	均流控制與在線監(jiān)測功能的集成。隨著IGBT應用領域愈加廣泛以及運行工況愈發(fā)復雜，各并聯(lián)IGBT采用集成了均流控制與在線監(jiān)測功能的獨立驅(qū)動將會更加合理和有效地確保其性能發(fā)揮，延長模塊的使用壽命(1)。將均流控制與IGBT過溫、老化及失效的監(jiān)測預警系統(tǒng)相結(jié)合，更有助于確保器件的可靠性。

05、結(jié)語

對于并聯(lián)IGBT的均流控制，可以從功率回路和驅(qū)動回路兩方面進行考慮。功率回路均流控制包括加強各并聯(lián)IGBT及其所在支路在電磁及熱耦合方面的一致性以及外加電感實現(xiàn)對集電極電流變化速率的抑制;驅(qū)動回路均流控制包括驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)和門極控制策略兩方面，從電路結(jié)構(gòu)和功能上實現(xiàn)對門極電壓的調(diào)節(jié)。從均流效果、引入損耗、設計復雜度和可靠性4個方面對比了文中提到的各均流方式，并對未來IGBT并聯(lián)均流技術可能的研究方向進行了展望。

參考鏈接

[1]肖雅偉,唐云宇,劉秦維,等.并聯(lián)IGBT模塊靜動態(tài)均流方法研究門電源學報,2015,13(2):64-70

Xiao Yawei, Tang Yunyu. Liu Qinwei,et al. Research on method of balancing static and dynamic current for para-lleled IGBT modules [JJ Journal of Power Supply, 2015, 13 (2): 64-70, 76 (in Chinese).

[2]王小紅,李世存,梁帥奇,等.IGBT并聯(lián)關鍵技術和測試方法的研究[J]電力電子技術,2014,48(10):45-47.

Wang Xiaohong. Li Shicun. Liang Shuaiqi, et al. Research on key technology and test method of parallel-connected IGBT [J]. Power Electronics, 2014, 48(10): 45-47 (in Chi-nese).

[3]張成,孫馳,馬偉明,等.基于電路拓撲的IGBT并聯(lián)均流方法[J]高電壓技術,2013,39(2):505-512.

Zhang Cheng, Sun Chi, Ma Weiming, et al. Paralleling current sharing method of parallel IGBTs based on circuit topology [J]. High Voltage Engineering, 2013, 39(2): 505-512 (in Chinese).

[4]王雪松,趙爭鳴,袁立強,等.應用于大容量變換器的IGBT并聯(lián)技術[J] 電工技術學報,2012,27(10):155-162.

Wang Xuesong, Zhao Zhengming, Yuan Liqiang, et al.Parallel technique for IGBT modules applied in high-power converter (JJ. Transactions of China Electrotechnical Soci-ety, 2012,27(10): 155-162 (in Chinese).

[5]王位,李衛(wèi)超,林城關.大容量IGBT并聯(lián)均流檢測技術研究[J]電氣傳動,2017,47(6):71-76.

Wang Wei, Li Weichao, Lin Chengmei. Research on detection method for current balancing of parallel connected high power IGBT modules [J]. Electric Drive, 2017, 47(6):71-76 (in Chinese).

[6]陶尤國.大功率IGBT并聯(lián)使用的均流方法研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學,2014.

Tao Youguo.Current balance study for high power IGBT parallel use [D]. Harbin: Harbin Institute of Technology, 2014(in Chinese).

[7]Tang Yunyu, Ma Hao. Dynamic electrothermal model of paralleled IGBT modules with unbalanced stray parameters[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2017, 32(2):1385-1399.

[8]陳玉林,孫馳,艾勝,等.一種中電壓大功率IGBT模塊行為模型[J].電工技術學報,2017,32(4):25-34.

Chen Yulin, Sun Chi, Ai Sheng, et al. The medium-voltagehigh power IGBT module behavior model [J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2017, 32 (4): 25-34 (in Chinese).

[9]曾正,李曉玲,曹琳,等.開爾文連接對功率模塊并聯(lián)均流影響的對比評估門中國電機工程學報,2019,39(18):

5480-5489.Zeng Zheng, Li Xiaoling, Cao Lin, et al. Evaluation on current sharing of power module affected by Kelvin con-nection [JProceedings of the CSEE, 2019, 39(18): 5480-5489 (in Chinese).

[10] Schanen J L, Martin C, Frey D, et al. Impedance criterion for power modules comparison[J] .IEEE Transactions on PowerElectronics. 2006, 21(1): 18-26.

[11] Chamund D, Findlay B, Birkett K, et al. Parallel operation of IGBT modules using derating factors [Z]. 2002.

[12] Fuji IGBT Modules Application Manual [EB/OL]. Chapter8: 1-8. http://www.fujielectric.com.

[13] Matallana A. Andreu J, Garate J I, et al. Analysis of impedance and current distributions in parallel IGBT design[CJ/ / 2017 IEEE 26th International Symposium on Industrial Electronics(ISIE). Edinburgh, UK, 2017:616-621.

[14] Spang M, Katzenberger G. Current sharing between para-llel IGBTs in power modules during short circuit with un-symmetrically connected load (CJ/ 2016 18th European Con-ference on Power Electronics & Applications. Karlsruhe,Germany, 2016: 1-9.

[15] Wissen M, Domes D, Brekel W, et al. How asymmetric bus bar design causes symmetric switching behavior of para-Ileled IGBT modules [C]/ CIPS 2018 10th International Con-ference on Integrated Power Electronics Systems. Stuttgart,Germany, 2018: 1-3.

[16]張鋼,劉志剛,王磊,等,能饋式牽引供電功率模塊并聯(lián)技術[J]電工技術學報,2010,25(6):77-82.

Zhang Gang, Liu Zhigang, Wang Lei, et al. Parallel tech-nologies of power module for traction power supply with energy feedback [J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2010, 25(6): 77-82 (in Chinese).energy feedback [JJ. Transactions of China ElectrotechnicalSociety, 2010, 25(6): 77-82 (in Chinese).

[17] Yun CS, Malberti P, Ciappa M, et al. Thermal component model for electrothermal analysis of IGBT module systems[J]. IEEE Transactions on Advanced Packaging, 2001, 24(3): 401-406

[18] Luo Zhaohui. Ahn H. Nokali M. A thermal model for insulated gate bipolar transistor module [JJ. IEEE Transactionson Power Electronics, 2004, 19(4): 902-907.

[19]唐云宇,林燎源,馬皓.一種改進的并聯(lián)IGBT模塊電熱模型[J]電工技術學報,2017,32(12):88-96.

Tang Yunyu, Lin Liaoyuan, Ma Hao. An improved transient electro-thermal model for paralleled IGBT modules[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2017,32(12): 88-96 (in Chinese).

[20]袁訊.功率模塊的耦合熱網(wǎng)絡模型和封裝參數(shù)的優(yōu)化研究[D]廣州:華南理工大學,2018.

Yuan Xun. Research on thermal coupling network model forpower module and optimization of package parameters [D].Guangzhou: South China University of Technology, 2018 (in Chinese).

[21] Jadhav V, Zhou Yizeng. Jansen U. Analysis of different IGBT gate driver strategies influencing dynamic paralleling performance [C]// PCIM Asia 2016 International Exhibition and Conference for Power Electronics, Intelligent Motion Renewable Energy and Energy Management. Shanghai, Ch-ina, 2016: 1-9.

[22] ABB Application Note 5SYA 2098-00: Paralleling of IGBT Modules [Z].

[23] Sasagawa K, Abe Y. Matsuse K. Voltage-balancing method for IGBTs connected in series (JJ IEEE Transactions on In- dustry Applications, 2004, 40(4): 1025-1030

[24]王建民,同強華,董亮,等,大功率IGBT模塊并聯(lián)動態(tài)均流研究[J]電氣自動化,2010,32(2):10-12.

Wang Jianmin. Yan Qianghua, Dong Liang, et al. Research on dynamic curmet sharing of parallel high-power IGBTs [J]. Electrical Automation, 2010, 32(2): 10-12 (in Chinese).

[25]賈艷明,嚴萍,莊洪春.變壓器在IGBT串聯(lián)技術中的應用[J]變壓器,2005,42(5):14-18.

Jia Yanming. Yan Ping, Zhuang Hongchun. Application of transformer to IGBT serial technology (JJ. Transformer, 2005,42(5): 14-18 (in Chinese).

[26] Abe Y. Maruyama K, Matsumoto Y, et al. Performance of IGBTs series connection technologies for auxiliary power supply system [CI// Power Conversion Conference-Nagoya.Nagoya, Japan, 2007: 1382-1387.

[27] Hofer P, Karrer N, Gerster C. Paralleling intelligent IGBT power modules with active gate-controlled current balancing [C]// PESC Record. 27th Annual IEEE Power Elec-tronics Specialists Conference. Baveno, Italy. 1996: 1312-1316.

[28] Lizama I. Alvarez R, Bernet S, et al. Static balancing ofthe collector current of IGBTs connected in parallel[C]//IECON 2014 - 40th Annual Conference of the IEEE In-dustrial Electronics Society. Dallas. TX, USA, 2015: 1827-1833.

[29] Chen Ying, Zhuo Fang. Pan Wenjie, et al. A novel active gate driver for static and dynamic current balancing of parallel-connected IGBTs [C]// 2017 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC). Tampa, FL,USA, 2017:795-799-799.

[30] Chen Ying, Zhuo Fang, Zhang Fan, et al. A novel method for current balancing between parallel-connected IGBTs[C]/ /2016 18th European Conference on Power Electronics and Applications (EPE16 ECCE Europe). Karlsruhe,Germany, 2016: 1-8.

[31] Perez-Delgado R, Velasco-Quesada G, Roman-Lumbreras M.Current sharing control strategy for IGBTs connected in parallel [JJ. Journal of Power Electronics, 2016, 16(2): 769.

[32] Shammas N, Withanage R, Chamund D. Review of series and parallel connection of IGBTs [J. IEE Proceedings - Circuits, Devices and Systems, 2006, 153(1): 34-39.

[33]楊媛,文陽,李國玉.大功率IGBT模塊及驅(qū)動電路綜述[J]高電壓技術,2018,44(10):3207-3220

Yang Yuan, Wen Yang, Li Guoyu. Review on high-power IGBT module and drive circuit [J].High Voltage Engineer-ing, 2018, 44(10): 3207-3220 (in Chinese).

[34] Xiao Yawei, Liu Qinwei, Tang Yunyu, et al. Current sharing model of parallel connected IGBTs during turn-on [C]//IECON 2014 - 40th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society. Dallas. TX, USA, 2014: 1350-1355

[35] Bortis D. Biela J, Kolar J W. Active gate control for current balancing of parallel-connected IGBT modules in solid-state modulators (JJ. IEEE Transactions on Plasma Sci-ence, 2008, 36(5): 2632-2637.

[36] Lobsiger Y, Bortis D, Kolar J W. Decentralized active gate control for current balancing of parallel connected IGBT modules [CJ/ European Conference on Power Electronics &Applications.Birmingham. UK, 2011: 1-10.

[37] Alvarez R, Bernet S. Sinusoidal current operation of delay-time compensation for parallel-connected IGBTs [J]. IEEE Transactions on Industry Applications, 2012, 50(5): 3485-3493.

[38] Sasaki M, Nishio H, Ng W T. Dynamic gate resistance con-trol for current balancing in parallel connected IGBTs [C]/Applied Power Electronics Conference & Exposition. Long Beach, CA, USA, 2013: 244-249.

[39] Yang Jianxiong, Che Yanbo, Ran Li, et al. Evaluation offrequency and temperature dependence of power losses dif-ference in parallel IGBTs [J]. IEEE Access, 2020, 8: 104074-104084.

[40] Su Hongyuan, Wang Lulu, Zhao Fazhan, et al. A novel electrical evaluation approach for inhomogeneous current distribution in parallel-connected IGBT modules [CJ// 2018IEEE International Symposium on the Physical and Failure Analysis of Integrated Circuits(IPFA). Singapore, 2018: 1-4.

[41] Palmer P, Zhang Tianqi, Zhang Xueqiang, et al. Control strategies for parallel connected IGBT modules [C]// 2019 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE).Baltimore, MD, USA, 2019: 3717-3722.