[發(fā)明專利]一種基于IGBT與SiC雪崩二極管反并聯(lián)的串聯(lián)電路

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210001820.3
• 申請日: 2012-01-05
• 公開（公告）號(hào): CN102545554A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳銳;溫家良;陳中圓;韓健;王成昊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電力科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): H02M1/06
• 分類號(hào): H02M1/06
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子半導(dǎo)體器件應(yīng)用領(lǐng)域，具體講涉及一種基于IGBT與SiC雪崩二極管反并聯(lián)的串聯(lián)電路。

背景技術(shù)

絕緣柵雙極型晶體管(IGBT，Insulated?Gate?Bipolar?Transistor)是20世紀(jì)80年代中期出現(xiàn)的一種復(fù)合器件，它的輸入控制部分為金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET，Metal-Oxide-Semiconductor?Field?Effect?Transistor)，輸出級為雙極結(jié)型晶體管，所以IGBT兼有MOSFET和電力晶體管的優(yōu)點(diǎn)：高輸入阻抗，電壓控制，驅(qū)動(dòng)功率小，開關(guān)速度快，工作頻率可達(dá)10～40kHz，飽和壓降低，電壓電流容量較大，安全工作區(qū)寬，但單個(gè)IGBT的電壓、電流允許值很難再提高，為了應(yīng)用于高電壓、大功率的領(lǐng)域，可以采用多個(gè)IGBT器件串聯(lián)的方法，目前已有的電路結(jié)構(gòu)為IGBT器件直接串聯(lián)、IGBT器件H橋級聯(lián)和模塊化多電平串聯(lián)等等。

采用現(xiàn)有的IGBT串聯(lián)電路(直接串聯(lián)、H橋級聯(lián)、模塊化多電平串聯(lián))時(shí)會(huì)產(chǎn)生電壓不平衡的情況，而高電壓、大功率的應(yīng)用領(lǐng)域決定了一旦出現(xiàn)嚴(yán)重的電壓不平衡，IGBT將不可避免的出現(xiàn)失效甚至爆炸，而IGBT出現(xiàn)斷路實(shí)現(xiàn)或者發(fā)生爆炸后，又會(huì)損壞這些大功率電力電子裝置，造成嚴(yán)重的損失。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于IGBT(2)與SiC雪崩二極管(3)反并聯(lián)的串聯(lián)電路(1)，SiC雪崩二極管對IGBT的過壓抑制措施，避免了在多個(gè)IGBT串聯(lián)中使用復(fù)雜的門極驅(qū)動(dòng)控制和dv/dt控制，在不降低裝置安全和可靠性能的前提下，降低了成本。本發(fā)明提供的一種基于IGBT(2)與SiC雪崩二極管(3)反并聯(lián)的串聯(lián)電路(1)，所述串聯(lián)電路(1)包括串聯(lián)的IGBT(2)及其相應(yīng)的SiC雪崩二極管(3)，IGBT(2)反并聯(lián)于其相應(yīng)的SiC雪崩二極管(3)。

本發(fā)明提供的第一優(yōu)選技術(shù)方案中：正常工作時(shí)，所述IGBT(2)集電極與發(fā)射極之間為正常工作電壓，所述IGBT(2)集電極與發(fā)射極之間的電壓達(dá)到預(yù)定電壓額時(shí)，所述SiC雪崩二極管(3)導(dǎo)通。

本發(fā)明提供的第二優(yōu)選技術(shù)方案中：所述IGBT(2)集電極與發(fā)射極之間的正常工作電壓為1KV，所述預(yù)定電壓額為SiC雪崩二極管(3)電壓極限值1.3KV。

本發(fā)明提供的第三優(yōu)選技術(shù)方案中：SiC雪崩二極管(3)導(dǎo)通時(shí)間設(shè)計(jì)值短于其耐受時(shí)間限度。

本發(fā)明提供的第四優(yōu)選技術(shù)方案中：提供一種電壓源換流器，一端連接高壓直流輸電的直流網(wǎng)絡(luò)側(cè)(4)，另一端連接三相交流網(wǎng)絡(luò)側(cè)(5)，所述電壓源換流器包括三相支路(6、7、8)，每相支路連接兩個(gè)換流閥(9-14)，所述換流閥包括串聯(lián)電路(1)。

本發(fā)明提供的第六優(yōu)選技術(shù)方案中：所述IGBT(2)采用脈沖寬度調(diào)制控制。

本發(fā)明提供的第七優(yōu)選技術(shù)方案中：提供一種電壓源換流器，一端連接高壓直流輸電的直流網(wǎng)絡(luò)側(cè)(4)，另一端連接三相交流網(wǎng)絡(luò)側(cè)(5)，所述電壓源換流器包括三相支路，三相支路均由多個(gè)子模塊(15)串聯(lián)而成，所述子模塊(15)包括并聯(lián)的IGBT模塊(16)和電容(17)，所述IGBT模塊(16)為半橋結(jié)構(gòu)，所述半橋結(jié)構(gòu)IGBT模塊(16)包括一個(gè)橋臂，所述橋臂包括上下兩個(gè)反并聯(lián)的IGBT(2)與SiC雪崩二極管(3)或串聯(lián)電路(1)。

附圖說明

圖1是：本發(fā)明提供的一種基于IGBT與SiC雪崩二極管反并聯(lián)的串聯(lián)電路框圖；

圖2是：本發(fā)明實(shí)施例提供的一種換流器的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3是：本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種換流器的結(jié)構(gòu)框圖。

圖中：1、基于IGBT與SiC雪崩二極管反并聯(lián)的串聯(lián)電路??2、IGBT??3、SiC雪崩二極管??4、直流網(wǎng)絡(luò)側(cè)??5、三相交流網(wǎng)絡(luò)側(cè)??6-8、三相支路??9-14、換流閥15、子模塊??16、IGBT模塊??17、電容。

具體實(shí)施方式