一種igbt串聯均壓電路的製作方法
2023-10-11 01:22:24
一種igbt串聯均壓電路的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種IGBT串聯均壓電路，包括至少兩個串聯的主IGBT，每個主IGBT與一個緩衝均壓單元連接；所述緩衝均壓單元包括並聯在所述主IGBT集電極和發射極之間的電阻均壓支路；所述電阻均壓支路中點與電壓互感器原邊繞組一端連接，所述電阻均壓支路一端與所述電壓互感器原邊繞組另一端、輔助IGBT發射極連接；所述電壓互感器副邊繞組兩端與電壓跟隨器/電壓比較器輸入端、所述輔助IGBT的發射極連接；所有緩衝均壓單元的輔助IGBT集電極均與輔助緩衝支路連接；所述輔助緩衝支路與所述電阻均壓支路另一端連接。本實用新型能避免電壓跟隨器、輔助IGBT對電阻採樣的影響，從而提高採樣精度；能保證電路的電壓均衡；提高IGBT的開關速度。
【專利說明】一種IGBT串聯均壓電路
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種IGBT串聯均壓電路。
【背景技術】
[0002] 海上風力發電近來成為國內外研宄的熱點，而輕型直流輸電技術能給風電場提供 更多的無功支撐，減小風電場無功補償設備的投資；避免風電場電壓波動對系統的可靠性 的影響，也提高了風電場對系統電壓波動的抗幹擾能力；輕型直流輸電技術比交流電壓輸 電受電壓傳輸距離的影響小很多，更適合於遠距離輸電；而且輕型直流輸電技術能提高風 電場的低電壓穿越能力。因此大型海上遠距離海上輸電採用輕型直流輸電是最佳選擇。但 是IGBT換流閥的電壓均衡問題一直是輕型直流輸電技術的難點。由於IGBT容量的限制， 需要多個IGBT串聯來提高IGBT的容量，由於IGBT換流閥開關速度快，器件本身存在差異， 信號傳輸不同步等從而將引起電壓的分壓不均衡，特別是動態電壓不均衡時的電應力衝擊 更可能引起IGBT串聯閥燒壞等故障，因此需要外圍的輔助電路來調節IGBT串聯換流閥的 電壓均衡。
[0003] 由於RCD緩衝電路特點是電路簡單，可靠性好，現在輕型直流輸電等應用中常採 用RCD緩衝電路作為IGBT串聯均壓電路。但是RCD緩衝電路吸收的能量直接消耗在電阻 上，因而損耗比較大，而且緩衝電容的體積比較大，成本較高。緩衝電容的大小和關斷時間 是一對矛盾的參數，緩衝電容越大，均壓效果會更好，但是關斷時間會延長，因而相應損耗 會增加。但是緩衝電容較小時，雖然關斷時間較短，但是IGBT集電極-發射極兩端承受的 過電壓尖峰可能較大，從而均壓效果可能會不是很理想。正常情況下，IGBT柵極不同步在 20ns以內，因而正常情況下柵極延時引起的電壓不均衡較小，因而在IGBT的集電極-發射 極並聯一個較小的緩衝電容即可滿足均壓需求。但是當出現特殊情況的柵極信號不同步時 間較長或其他原因引起電壓不均衡比較大時，為了確保IGBT串聯換流閥能正常工作，需要 較大的緩衝電容才能抑制過電壓尖峰，實現較好的均壓效果。在實際的工程應用中，必須從 系統的穩定可靠性考慮，因此IGBT串聯換流閥是針對最極端情況來選擇緩衝電容的大小， 導致IGBT串聯閥的關段時間較長，關斷損耗較大。
[0004] 現有的解決上述問題的IGBT串聯均壓電路見圖1，其缺陷是採樣電壓的電阻和電 壓比較器之間沒有隔離措施，導致輔助IGBT等輔助結構對電壓採樣影響較大，採樣精度不 高，且該電路包括多個獨立的輔助緩衝支路，每個輔助緩衝支路中包括一個電容，電容數量 較多，當多個主IGBT上出現過電壓時，無法實現電壓均衡；RCD緩衝支路的存在，導致IGBT 開關速度降低。
【發明內容】
[0005] 本實用新型所要解決的技術問題是，針對上述現有技術的不足，提供一種IGBT串 聯均壓電路。
[0006] 為解決上述技術問題，本實用新型所採用的技術方案是：一種IGBT串聯均壓電 路，包括至少兩個串聯的主IGBT，每個主IGBT與一個緩衝均壓單元連接；所述緩衝均壓單 元包括並聯在所述主IGBT集電極和發射極之間的電阻均壓支路；所述電阻均壓支路中點 與電壓互感器原邊繞組一端連接，所述電阻均壓支路一端與所述電壓互感器原邊繞組另一 端、輔助IGBT發射極連接；所述電壓互感器副邊繞組兩端與電壓跟隨器/電壓比較器輸入 端、所述輔助IGBT的發射極連接；所述電壓跟隨器/電壓比較器輸出端與所述輔助IGBT的 柵極連接；所有緩衝均壓單元的輔助IGBT集電極均與輔助緩衝支路連接；所述輔助緩衝支 路與所述電阻均壓支路另一端連接。
[0007] 本實用新型中，主IGBT、緩衝均壓單元數量均為兩個；述輔助緩衝支路包括緩衝 電容；兩個緩衝均壓單元的兩個輔助IGBT集電極均與緩衝電容一端連接，所述緩衝電容另 一端並聯接入兩個二極體陰極之間，所述兩個二極體陽極分別通過兩個電阻均壓支路一端 與兩個主IGBT的集電極連接；所述緩衝電容與放電電阻並聯。該輔助緩衝支路結構簡單， 實現方便。
[0008] 與現有技術相比，本實用新型所具有的有益效果為：本實用新型結構簡單，電壓互 感器能有效隔離電阻均壓支路中的採樣電阻和電壓跟隨器，避免電壓跟隨器、輔助IGBT對 電阻採樣的影響，從而提高採樣精度；且電壓跟隨器加在電壓互感器副邊繞組，能先調節 電壓互感器的原副邊繞組電壓比值再進行電壓比較，從而更容易通過採樣電阻設定參考電 壓；而且本實用新型將多個支路公用一個輔助緩衝電容，這樣不僅節省了緩衝電容，而且當 多個串聯IGBT支路出現過電壓時，將電容並聯在各支路上強制使各個支路上的電壓均衡； 本實用新型省去了 RCD緩衝支路，提高了 IGBT的開關速度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009] 圖1為現有的IGBT緩衝電路原理圖；
[0010] 圖2為本實用新型實施例1電路原理圖；
[0011] 圖3為本實用新型實施例2電路原理圖。 【具體實施方式】
【權利要求】
1. 一種IGBT串聯均壓電路，包括至少兩個串聯的主IGBT，其特徵在於，每個主IGBT與 一個緩衝均壓單元連接；所述緩衝均壓單元包括並聯在所述主IGBT集電極和發射極之間 的電阻均壓支路；所述電阻均壓支路中點與電壓互感器原邊繞組一端連接，所述電阻均壓 支路一端與所述電壓互感器原邊繞組另一端、輔助IGBT發射極連接；所述電壓互感器副邊 繞組兩端與電壓跟隨器/電壓比較器輸入端、所述輔助IGBT的發射極連接；所述電壓跟隨 器/電壓比較器輸出端與所述輔助IGBT的柵極連接；所有緩衝均壓單元的輔助IGBT集電 極均與輔助緩衝支路連接；所述輔助緩衝支路與所述電阻均壓支路另一端連接。
2. 根據權利要求1所述的IGBT串聯均壓電路，其特徵在於，所述主IGBT、緩衝均壓單 元數量均為兩個。
3. 根據權利要求2所述的IGBT串聯均壓電路，其特徵在於，所述輔助緩衝支路包括 緩衝電容；兩個緩衝均壓單元的兩個輔助IGBT集電極均與緩衝電容一端連接，所述緩衝電 容另一端並聯接入兩個二極體陰極之間，所述兩個二極體陽極分別通過兩個電阻均壓支路 一端與兩個主IGBT的集電極連接；所述緩衝電容與放電電阻並聯；所述緩衝電容容值大於 5 u F〇
【文檔編號】H02M1/06GK204258601SQ201420780712
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月12日 優先權日:2014年12月12日
【發明者】陳功, 劉小松, 劉國頻, 顏彪, 謝躍飛, 李圖強, 彭國榮 申請人:中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司