[實用新型]一種逆導型IGBT高壓橋臂

無效

• 申請號: 200720102232.3
• 申請日: 2007-08-14
• 公開（公告）號: CN201075841Y
• 公開（公告）日: 2008-06-18
• 發明（設計）人: 葛運周;石新春
• 申請（專利權）人: 保定三伊電力電子有限公司
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司
• 代理人: 李羨民;陳長庚

技術領域

本實用新型涉及一種高壓橋臂，屬電子設備與器件技術領域。

背景技術

IGBT是絕緣柵雙極晶體管，它消除了現有功率MOSFET的主要缺點，是一種電氣控制性能優良、工作頻率較高的全控功率器件，在電力電子行業有著廣泛應用。但在高壓應用領域，由于單個IGBT器件的耐壓較低而受到限制。如果串聯使用，常因開關時間的微小差異或主電路雜散電感的影響而損壞IGBT。因此，IGBT在高壓領域的直接應用存在較大困難。目前，大多數高壓變頻器廠家普遍采用的技術方案是用多重化移相變壓器將高壓降為多繞組低壓，分別進行三相整流，在低壓下用IGBT分別進行單相H橋逆變，然后將H橋單元串聯疊加組成一相高壓。這樣的三相電壓星形連接后輸出的高電壓再供給電機負載，從而實現調速。該方案的缺點是：多重化移相變壓器成本高，體積龐大，使調速裝置效率降低；連線接點多，所用功率器件多，使裝置可靠性下降。近幾年國內有個別廠家開始采用容性母板和數個與容性母板相接的IGBT構成直接串聯的高壓橋臂，但當電網電壓較高，IGBT數量增多時，容性母板的層數以及IGBT與母板之間的安裝、器件的更換及維修就較為復雜。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種逆導型IGBT高壓橋臂，用于實現高壓電機的軟啟動和高壓電機的直接高壓變頻調速。

解決上述問題的技術方案是：

一種逆導型IGBT高壓橋臂，它采用兩只以上的IGBT組件串接成高壓橋臂，每只IGBT組件中的集電極C和上一級組件中的發射極E相接，其發射極和下一級組件中的集電極相接；所述第一級IGBT組件中的集電極C接橋臂直流電壓的高電位，其最后一級IGBT的發射極E接橋臂直流電壓的低電位。

上述逆導型IGBT高壓橋臂，所述逆導型IGBT的驅動電路Dr₁采用光纖驅動，各IGBT控制信號發射端的光發射器Em₁～Em_N依次串聯，并與控制信號輸入端相連接。

上述逆導型IGBT高壓橋臂，所述IGBT的狀態回饋信號經各自驅動電路Dr₁～Dr_N的狀態輸出端口SO發射，經光纖傳輸，在低壓接收端得到各IGBT的狀態信號V_stat1～V_statN，并接至微處理器。

上述逆導型IGBT高壓橋臂，所述各逆導型IGBT的集電極C和發射極E并接均壓保護電路。

采用本實用新型組成的高壓橋臂，具有橋臂結構簡單，IGBT開關時間一致性好的特點。每只IGBT工作狀態可實時監控，安全可靠，安裝維護方便。橋臂的功能相當于高電壓的一單元逆導型IGBT模塊。橋臂可根據需要組成單臂或三相橋式電路等多種連接，可實現高壓電機的軟啟動，也可實現高壓電機的直接高壓變頻調速，從而省去龐大笨重的多重化移相變壓器，調速裝置成本低，重量輕，效率高。

附圖說明

圖1是本實用新型的電原理圖。

圖中標號含義為：IGBT₁～IGBT_N、絕緣柵雙極晶體管；Dr₁～Dr_N、驅動電路；EP₁～EP_N、均壓保護電路；V_stat1～V_statN、狀態信號，GX1、驅動信號光纖；GX2、狀態回饋信號光纖。

具體實施方式

參見圖1，本實用新型所述的逆導型IGBT組成的高壓橋臂是由2只以上IGBT組件依次串聯，組成一個完整高壓橋臂。具體連接是，IGBT1的輸入端(IGBT的C極)J₀接橋臂直流電壓的高電位；IGBT1的輸出端(IGBT的E極)與IGBT2的輸入端相接構成一串聯節點J₁；IGBT組件的輸出端與下一級IGBT組件的輸入端相接構成另一串聯節點J₂；依此類推，可構成多個這樣的串聯節點，最后一級IGBT組件的輸出端J_N接橋臂直流電壓的低電位。

每一只IGBT都連接一個驅動電路和均壓保護電路組成一只IGBT組件。逆導型IGBT可以采用一單元模塊，也可以采用二單元(半橋)模塊。采用二單元模塊時，驅動電路可以做在一塊電路板上，電路原理一樣，但電氣上要完全隔離。每個高壓橋臂所需IGBT組件的數量N由高壓電網經整流后的橋臂額定直流電壓及每只IGBT所承受的最大電壓來決定。

每只IGBT的驅動電路在電氣上完全隔離，均采用光信號傳輸驅動，光信號狀態回饋，以解決高壓橋臂與低壓控制電路的安全隔離問題和控制信號的抗電磁干擾問題。在IGBT控制信號的發射端，將光發射器Em₁～Em_N依次串聯，控制信號同時經各驅動信號光纖GX1傳輸直接驅動IGBT₁～IGBT_N，保證了各IGBT開關時間的一致性。采用均壓保護電路EP₁～EP_N，一方面保證各IGBT動、靜態均壓一致，另一方面對IGBT上可能出現的瞬態過電壓進行快速抑制，確保IGBT的安全。IGBT的狀態回饋信號經各自驅動電路Dr₁～Dr_N的狀態輸出端口SO發射，狀態回饋信號光纖GX2傳輸，在低壓控制電路接收端得到各IGBT的狀態信號V_stat1～V_statN，經微處理器處理后，以準確判斷每只IGBT的工作狀態，如有故障，能準確顯示故障位置，并立即處理。