1.一种eGaN HEMT功率变换器驱动电阻的选择方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:S1:对变换器中的eGaN HEMT和二极管进行线性化的处理;
S1.1:确定模型中所需的非线性参数,具体为eGaN HEMT和二极管的结电容以及通道电流;
S1.2:从半导体器件的数据表中获得非线性参数与电压之间的变化曲线;
S1.3:从变化曲线中提取若干采样点,将电压小于等于零时的Coss和CJ设为无穷大,将采样点的数据以及对应的电压导入MATLAB;
S1.4:使用MATLAB曲线拟合工具箱对若干采样点进行拟合,得到近似的拟合曲线;
S1.5:采用多种高斯函数和多重多项式叠加的方式表示非线性参数与电压之间的函数关系;
S1.6:得到开关切换过程中线性化的eGaN HEMT和二极管模型;
S2:统计变换器中的总变量的数量,对部分参数进行优化处理并建模;
S2.1:确定开关过程中变换器的变量类型;
S2.2:确定开关过程中变换器的总体变量数量;
S2.3:考虑到其他寄生参数,采用回路电流法对部分变量进行化简;
S2.4:确定变换器拓扑的环路数量;
S2.5:具体的化简方法以及环路电流大小的确定方法;
S2.6:得到最终变换器建模所需的总体变量数量以及电流电压微分方程的个数;
S2.7:采用单个微分方程组的形式对变换器开关过程进行建模;
S2.8:当开关切换过程完成时,对振铃阶段进行建模;
S3:使用MATLAB对微分方程模型进行求解,依据求解的结果选择最佳的驱动电阻;
S3.1:对微分方程中的部分常数进行求解,可通过根据占空比进行计算或者仿真的形式;
S3.2:将微分方程写入MATLAB求解程序中,设置初值;
S3.3:对开关切换阶段以及振铃阶段的微分方程组进行求解,当开关切换过程完成后,处于关断状态的器件将进入振铃阶段,处于开通状态的器件的端电压将恒定为零;
S3.4:得到微分方程组的求解结果,画出求解结果的曲线图,根据实验结果进行比对,验证此方法的可行性;
S3.5:根据分析结果选择合理的驱动电阻,避免驱动的过电压以及误开通问题;
S3.6:对比所选择的最佳驱动电阻与最佳效率时的电阻,验证此方法有益于变换器整体效率。
2.根据权利要求1所述的一种eGaN HEMT功率变换器驱动电阻的选择方法,其特征在于,S1.5和S1.6具体为:eGaN HEMT以及二极管的等效模型是结电容和电压控制电流源的组合,采用高斯函数对电流源的电流ich以及iF进行全x轴的曲线拟合,将电流的大小定义为连续且可导的函数:ich=f(vgs)以及iF=f(vD),进一步地,不需要将vgs和导通阈值电压的大小关系,以及vD和正向导通阈值端电压的大小关系作为区分不同的模态的条件进行多模态分析。
3.根据权利要求1所述的一种eGaN HEMT功率变换器驱动电阻的选择方法,其特征在于,S2.5具体为:选取回路时将电感置于单独的回路中,其他回路电流的大小等于处于此单个回路中的半导体器件的电流大小。
4.根据权利要求1所述的一种eGaN HEMT功率变换器驱动电阻的选择方法,其特征在于,S2.1,S2.2,S2.6具体为:开关过程变换器中变量由eGaN HEMT的通道电流ich、漏源电流id、漏源电压vds、栅源电压vgs、栅极电流iG、二极管的通道电流iF、端电压vD、总电流iD组成,单个变换器中,开关管的数量为x,二极管的数量为y,z个电感,变换器拓扑的点线图有b条支路与n个节点;则开关过程中总体的变量数量为5x+3y,电压微分方程的数量为2x+y;电流微分方程的数量为b-n-z+1。
5.根据权利要求1所述的一种eGaN HEMT功率变换器驱动电阻的选择方法,其特征在于,S2.7具体为:实现了对模型的线性化,在对功率回路开关过程建模分析时,电压电流的变化均为连续的过程,只有单个模态,只需一组微分方程对开关过程进行建模。
6.根据权利要求1所述的一种eGaN HEMT功率变换器驱动电阻的选择方法,其特征在于,S2.8具体为:对振铃阶段的建模,电压微分方程保持不变,在电流微分方程中加入高频环路震荡电阻Rloop。
7.根据权利要求1所述的一种eGaN HEMT功率变换器驱动电阻的选择方法,其特征在于,S3.2具体为:为实现开关过程的线性化分析,设置初值时,vgs在开通时的初值设置为阈值电压Vth,关断时的初值设置为VP。
8.根据权利要求1所述的一种eGaN HEMT功率变换器驱动电阻的选择方法,其特征在于,S3.3具体为:在S1.3中,当电压小于等于零时的电容值设为无穷大,由于dv/dt=i/C,在S3.3中处于开通过程中的eGaN HEMT以及二极管的dv/dt会被限制为零,进一步地,通过此方法,实现在单个方程开通过程中的eGaN HEMT以及二极管的电压在过零后保持为零。
9.根据权利要求1所述的一种eGaN HEMT功率变换器驱动电阻的选择方法,其特征在于,S3.4具体为:分析结果波形的获得方法,具体实现方式为:使用MATLAB对连续可导的微分方程组进行求解;对于变量x,设定总体时长为T,总体采样点数量为m,则求解过程的步长为T/m,以t=0时刻的初值x0求解t=0时刻的dx/dt,进一步求解t=0+T/m时刻的x1,最终由m个不同时刻的求解结果xm组成结果波形。
10.根据权利要求1所述的一种eGaN HEMT功率变换器驱动电阻的选择方法,其特征在于,S3.6具体为:对变换器整体效率的提升方法是选择合理的驱动电阻得到合理的驱动波形,在避免驱动回路过电压与误开通问题的前提下减小开关损耗,实现效率提升。