(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210603201.5 (22)申请日 2022.05.30 (71)申请人 西安交通大 学 地址 710049 陕西省西安市咸宁西路28号 (72)发明人 王来利　齐志远　张哲维　马早军　 王振宇　汪岩　王康平　裴云庆　 (74)专利代理 机构 西安通大专利代理有限责任 公司 6120 0 专利代理师 高博 (51)Int.Cl. G01R 19/00(2006.01) G06F 30/23(2020.01) (54)发明名称 一种基于寄生参数的宽禁带器件开关电流 测量方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于寄生参数的宽禁带 器件开关电流测量方法及系统， 选取功率回路的 一段线路作为检测线， 且检测线为开关电流的唯 一流通路径； 对检测线两端的电压波形进行测 量， 得到测量波形； 并进行平滑去噪处理和傅里 叶分解， 将得到的傅里叶级数作为测量波形不同 频率分量下的幅值和相位； 基于无源电压探头的 传输特性对不同频率下的幅值和相位进行补偿， 得到检测线两端电压波形在不同频率下的幅值 和相位； 根据检测线两端电压波形与开关电流在 不同频率下的幅值和相位之间的关系求得开关 电流在不同频率下的幅值和相位， 对开关电流的 傅里叶级数进行合成， 得到开关电流的波形， 完 成开关电流测量。 本发明对功率回路布局没有影 响， 易集成， 能够推进宽 禁带器件的广泛应用。 权利要求书3页 说明书11页 附图9页 CN 115047230 A 2022.09.13 CN 115047230 A 1.一种基于寄生 参数的宽禁带器件开关电流测量方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 选取功率回路的一段线路作为检测线， 且检测线为 开关电流的唯一 流通路径； S2、 对步骤S1确定的检测线两端的电压波形进行测量， 得到测量波形； S3、 对步骤S2得到的测量波形进行平 滑去噪处 理； S4、 对步骤S3平滑去噪处理后的测量波形进行傅里叶分解， 将得到的傅里叶级数作为 测量波形不同频率分量下的幅值和相位； S5、 基于无源电压探头的传输特性， 对步骤S4得到的不同频率下的幅值和相位进行补 偿， 得到检测线两端电压波形在不同频率下的幅值和相位； S6、 使用有限元仿真确定检测线与频率相关的寄生参数， 根据频率相关的寄生参数与 检测线两端电压与开关电流在不同频率下的幅值和相位之 间的关系， 利用步骤S 5得到的检 测线两端电压波形在不同频率下的幅值和相位分别求得开关电流在不同频率下的幅值和 相位； S7、 利用步骤S6得到的开关电流在不同频率下的幅值和相位对开关电流的傅里叶级数 进行合成， 得到开关电流的波形， 完成开关电流测量。 2.根据权利要求1所述的基于寄生参数的宽禁带器件开关电流测量方法， 其特征在于， 步骤S1中， 将半桥电路中下开关管的源极到系统地之间的一段线路作为检测线。 3.根据权利要求1所述的基于寄生参数的宽禁带器件开关电流测量方法， 其特征在于， 步骤S2中， 使用高带宽无源电压探头对检测线两端的电压波形vsense进行测量， 使用接地弹 簧作为接地方式， 检测线两端的电压波形vsense具体为： 其中， R0为检测线的直流寄生电阻， I0为开关电流的直流分量， Zk为检测线在第k次谐波 频率下的寄生阻抗， Ik为开关电流在第k次谐波频率下的幅值， k为谐波次数， ω为基波角频 率， t为时间， 为开关电流在k次谐波频率下的相 位角， 为检测线在第k次谐波频率下 的寄生阻抗角。 4.根据权利要求1所述的基于寄生参数的宽禁带器件开关电流测量方法， 其特征在于， 步骤S3中， 利用wavelet  signal denoiser工具箱对测量波形vsense’进行平滑去噪处 理。 5.根据权利要求1所述的基于寄生参数的宽禁带器件开关电流测量方法， 其特征在于， 步骤S5中， 对无源电压探头进 行建模， 基于 建立的探头模 型得到无源电压探头的传输特性， 探头传输特性作为检测线电压测 量值vsense’和实际值vsense在不同频率下 的幅值和相位之 间的关系， 对测量波形vsense’的不同频率下的幅值和相位进行补偿， 得到实际的电压波形 vsense。 6.根据权利要求5所述的基于寄生参数的宽禁带器件开关电流测量方法， 其特征在于， 测量波形vsense’具体为： 其中， V0'为检测电压测量值的直流分量， Vk'为检测电压测量值在第k次谐波频率下的权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115047230 A 2幅值， k为谐波次数， ω为基频， t为时间， 为检测电压测量值在第k次谐波频率下的相位 角。 7.根据权利要求1所述的基于寄生参数的宽禁带器件开关电流测量方法， 其特征在于， 步骤S6中， 检测线两端电压波形vsense与开关电流iD2在不同频率下的幅值和相位之间的关 系具体为： 其中， V0为检测电压的直流分量， I0为开关电流的直流分量， R0为检测线的直流寄生电 阻， Vk为检测电压在第k次谐波频率下的幅值， Ik为开关电流在第k次谐波频率下的幅值， Zk 为检测线在第k次谐波频率下的寄生阻抗， 为检测电压在第k次谐波频率下的相位角， 为开关电流在第k次谐波频率下的相位角， 为检测线在第k次谐波频率下的寄生阻抗 角。 8.根据权利要求7所述的基于寄生参数的宽禁带器件开关电流测量方法， 其特征在于， 探头测量端到示波器输入端的幅值衰减和相位偏移与信号频率的关系具体为： 其中， V0为检测电压的直流分量， V0'为检测电压测量值的直流分量， G(j0)为探头 ‑示波 器系统复数传递函 数的直流幅值， Vk为检测电压在第k次谐 波频率下的幅值， Vk'为检测电压 测量值在第k次谐波 频率下的幅值， |G(jkω)|为探头 ‑示波器系统复数传递函数在第k次谐 波频率下的幅值， 为检测电压在第k次谐波频率下的相位角， 为检测电压测量值在 第k次谐波频率下的相位角， 为探头‑示波器系统复数传递函数在第k次谐波频 率下的相位角。 9.根据权利要求1所述的基于寄生参数的宽禁带器件开关电流测量方法， 其特征在于， 步骤S7中， 开关电流 iD2具体为： 其中， I0为开关电流的直流分量， Ik为开关电流在第k次谐波频率下的幅值， k为谐波次权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115047230 A 3