英国威廉希尔公司科技经过综合比较发现,功率级并联在控制的一致性方面难以保证,且控制器冗余的意义不大。串电感并联虽然结构比器件级并联复杂,但比功率级并联简单,且均流可靠性高,因此,串电感并联是大功率模块可靠并联的有效方式。其基本做法是:(1)将IGBT功率器件并联,形成一个具有完善的检测、控制、驱动和保护功能的变流器模块,该模块既可独立工作,也可作为并联系统中的一个功率单元,接受并联系统主控制器控制,功率模块并联示意图见图1;(2)将功率单元直流侧直接并联,输出侧通过均流电感后并联,主控制器检测总负载电流、输出电压等信息,发出PWM信号,经光纤通信将PWM信号传送到从机中每个IGBT,主控制器和从机控制器通过高速现场总线进行通信,从机故障时,从机控制器封锁主控制器传送到从机驱动板的PWM信号,并通知主控制器,因为系统功率冗余,任一个从机发生一般故障,可不停机自动退出,不会影响系统正常运行。
图1 功率模块并联
每个功率模块因为拥有独立的工作电源和IGBT驱动电路,即使主驱动信号完全同步,也会因为独立驱动电路中驱动信号的延迟和驱动电源的不同,引起各功率模块实际的开关动作时刻存在差异,从而引发并联环流的产生。 假设功率模块为不存在制造差异的理想器件,即功率模块实际动作与驱动脉冲完全一致。下面分析环流形成机理,以及可行的解决方案。