為簡化創統IGBT模塊的分析,取兩個并聯功率模塊中任意一相,見圖1,首先進行以下定義:
(1)定義功率模塊交流輸出到并聯點A的線路寄生電感分別為Ls1、Ls2,環路總電感為Ls= Ls1+Ls2,因為兩個并聯的功率模塊電路布局相同,且采用同樣的母線排,則有Ls1=Ls2;
(2)忽略直流母線寄生參數影響,假設器件管壓降和等效內阻都為零,兩模塊交流輸出差模電壓Ud=±Udc;
(3)定義i1,i2分別為兩個功率模塊輸出電流瞬時值,則差模電流也就是環流為id=i1-i2。
如果兩個功率模塊中對應的IGBT開關時刻不一致,脈沖存在時間差異,見圖2,則兩功率模塊輸出之間存在一個差模電壓,導致產生差模環流id,且有:
忽略器件等效內阻和線路寄生電阻,在圖2中,如果△t3和△t5相等,則環流總是在零軸上下波動,環流處于可控狀態,如圖3(a)所示;如果△t3>△t5,一個調制周期內環流正負增量發生單向偏移,導致嚴重不均流發生如圖3(b)所示。
為限制環流,在母線電壓不能改變的條件下,只能采取增大環路電感的辦法,由式3可知,環流增量Δid與環路總電感成反比。因為線路寄生電感Ls都比較小,所以必須采用在并聯的功率輸出側串聯三相電感Lh的方法來增大環路電感,達到限制環流的目的。定義Udc為母線電壓,Δtd為兩功率模塊對應IGBT開關動作時刻最大差異,Δid為并聯允許的最小環流,則并聯均流電感取值為: