一種高壓igbt串聯均壓電路的製作方法

2023-10-11 01:21:14 2

一種高壓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高壓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；緩衝均壓單元包括並聯在主IGBT集電極和發射極之間的RCD緩衝支路；RCD緩衝支路與電阻均壓支路並聯；電阻均壓支路中點與電壓跟隨器/電壓比較器輸入端連接；電壓跟隨器/電壓比較器輸出端、電阻均壓支路一端分別與電壓互感器原邊繞組第一輸入端、第二輸入端連接；電壓互感器次邊繞組兩端分別與輔助IGBT的柵極、發射極/MOS管的柵極、源極連接；輔助IGBT的發射極/MOS管的源極與電壓互感器原邊繞組第二輸入端連接；輔助IGBT的集電極/MOS管的漏極與輔助RCD緩衝支路連接。本實用新型能避免輔助IGBT對電阻採樣的影響，從而提高採樣精度；保證電路的電壓均衡。
【專利說明】一種高壓IGBT串聯均壓電路

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種高壓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高壓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 確度低。


【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，提供一種高壓 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：一種高壓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RCD緩衝支路；所述RCD緩衝支路與 電阻均壓支路並聯；所述電阻均壓支路中點與電壓跟隨器/電壓比較器輸入端連接；所述 電壓跟隨器/電壓比較器輸出端、電阻均壓支路一端分別與電壓互感器原邊繞組第一輸入 端、第二輸入端連接；所述電壓互感器次邊繞組兩端分別與輔助IGBT的柵極、發射極/MOS 管的柵極、源極連接；所述輔助IGBT的發射極/MOS管的源極與電壓互感器原邊繞組第二輸 入端連接；所述輔助IGBT的集電極/MOS管的漏極與輔助RCD緩衝支路連接；所述輔助RCD 緩衝支路通過所述電阻均壓支路另一端與所述主IGBT集電極連接；或者，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/MOS管源極連接；所述電壓互感器副邊繞組兩端分別與電壓跟 隨器/電壓比較器輸入端、輔助IGBT的發射極/MOS管的源極連接；所述電壓跟隨器/電壓 比較器輸出端與所述輔助IGBT的柵極/MOS管的柵極連接；所述輔助IGBT的集電極/MOS 管的漏極與輔助RCD緩衝支路連接；所述輔助RCD緩衝支路通過所述電阻均壓支路另一端 與所述主IGBT集電極連接。
[0007] 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輔助IGBT，避免輔助IGBT對電阻採樣的影 響，從而提高採樣精度；且電壓跟隨器/電壓比較器加在電壓互感器原邊，通過電阻與電壓 比較器的配合來設定參考電壓，然後通過高電平輸出，對電壓互感器的精度要求較低；或 者，電壓跟隨器/電壓比較器加在電壓互感器副邊，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。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1為現有的IGBT緩衝電路原理圖；
[0009] 圖2為本實用新型實施例1電路原理圖；
[0010] 圖3為本實用新型實施例2電路原理圖；
[0011] 圖4為本實用新型實施例3電路原理圖；
[0012] 圖5為本實用新型實施例4電路原理圖。

【具體實施方式】
[0013] 如圖2所示，本實用新型實施例1包括第一主IGBT 筆和第二主IGBT Z2，第一主IGBT忑和第二主IGBT Z2串聯，兩個主IGBT分別與第一 RCD緩衝支路、第二RCD緩衝支路並聯；第一 RCD緩衝支路、第二RCD緩衝支路分別與由A12

【權利要求】
1. 一種高壓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RCD緩衝支路；所述RCD緩衝支路與電阻均壓支路並聯；所述電阻均壓支路中點 與電壓跟隨器/電壓比較器輸入端連接；所述電壓跟隨器/電壓比較器輸出端、電阻均壓支 路一端分別與電壓互感器原邊繞組第一輸入端、第二輸入端連接；所述電壓互感器次邊繞 組兩端分別與輔助IGBT的柵極、發射極/MOS管的柵極、源極連接；所述輔助IGBT的發射極 /MOS管的源極與電壓互感器原邊繞組第二輸入端連接；所述輔助IGBT的集電極/MOS管的 漏極與輔助RCD緩衝支路連接；所述輔助RCD緩衝支路通過所述電阻均壓支路另一端與所 述主IGBT集電極連接；或者，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/MOS管源極連 接；所述電壓互感器副邊繞組兩端分別與電壓跟隨器/電壓比較器輸入端、輔助IGBT的發 射極/MOS管的源極連接；所述電壓跟隨器/電壓比較器輸出端與所述輔助IGBT的柵極/ MOS管的柵極連接；所述輔助IGBT的集電極/MOS管的漏極與輔助RCD緩衝支路連接；所述 輔助RCD緩衝支路通過所述電阻均壓支路另一端與所述主IGBT集電極連接。
2. 根據權利要求1所述的高壓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。
【文檔編號】H02M1/00GK204231186SQ201420780652
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月12日 優先權日:2014年12月12日
【發明者】高維, 陳功, 劉小松, 陳敏, 劉國頻, 曾智楨, 胡雋璇 申請人:中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司