基于设计与模型的固态断路器主动钳位技术在车载电源系统中的评估

《IEEE Open Journal of Power Electronics》：Design and Model-Based Evaluation of Active Clamping for Solid-State Circuit Breakers in Vehicular Power Supply Systems

　　

摘要：

固态断路器（在车辆中也称为电子保险丝）比传统的刀片式保险丝更快地隔离故障，并提供更高级的保护机制。因此，它们对实现故障运行下的电源系统具有重要意义。然而，车辆电源中组件数量的增加导致了电子保险丝数量的增加，从而也增加了它们所集成到的电源分配单元的体积。为此，人们致力于减小电子保险丝保护电路的尺寸，同时确保其可靠运行。本文研究了在断路器中采用饱和模式主动箝位技术的可行性，特别是针对车辆电源应用，作为防止破坏性过电压的内部保护机制。为此，推导出了包含寄生效应的等效电路模型和分段状态空间模型，并通过车辆测试台上的测量结果验证了该模型。此外，还推导出了描述断路器热行为的Cauer模型。研究了缓冲电路对减轻半导体应力的影响，并提供了关于其实现和参数化的建议。文章最后介绍了模块化栅极驱动器的方法。