[發明專利]電壓抑制單元和功率轉換裝置

在審

• 申請號: 201310005211.X
• 申請日: 2013-01-07
• 公開（公告）號: CN103915995A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 梁海剛;柴媛;楊春宇
• 申請（專利權）人: 永濟新時速電機電器有限責任公司
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32;H02M3/155
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 王慶龍

技術領域

本發明實施例涉及電力機車技術，尤其涉及一種電壓抑制單元和功率轉換裝置。

背景技術

在大功率交流傳動電力機車中，高壓大電流的絕緣柵雙極晶體管（Insulated-Gate?Bipolar?Transistor，簡稱IGBT）被普遍使用在功率轉換裝置中，通過控制IGBT的開通和關斷完成功率轉換。但是，由于直流回路中雜散電感的存在，在IGBT的關斷過程中IGBT的集電極C和發射極E之間會產生尖峰電壓，該尖峰電壓的值高，如果不能有效地抑制該尖峰電壓，會造成IGBT的損壞，影響電力機車的正常運行。因此，抑制IGBT關斷時的尖峰電壓的抑制電路至關重要。

圖1為現有技術中電阻-電容-二極管（RCD）型電壓抑制單元的電路圖，用來抑制IGBT關斷時的尖峰電壓。如圖1所示，功率轉換裝置的一個橋臂上設置有兩個串聯的IGBT，分別為IGBT1和IGBT2，IGBT1的集電極C和直流電源Ud的正極連接，直流電源Ud為其提供直流電，IGBT1在工作時門極G和發射極E之間輸入的是方波電壓信號，通過該方波電壓信號控制IGBT1的導通和截止。具體地，當在IGBT1的門極G和發射極E之間加上正向的電壓時，即在方波電壓信號的正半周期內，IGBT1導通，當在IGBT1兩端加負向電壓時，即在方波電壓電壓信號的負半周期內，IGBT1截止。IGBT1的發射極E和IGBT2的集電極C連接。Ld為直流側雜散電感，L為負載電感，每個IGBT關斷時的尖峰電壓主要為Ld導致。該功率轉換裝置所采用的電壓抑制單元包括負載電阻R1和R2、電容C1和C、以及二極管D1和D2，其連接關系如圖1所示。

以IGBT1由開通轉為截止，IGBT2處于截止狀態為例進行說明。當IGBT1在關斷過程中，IGBT1兩端的電壓U1逐漸升高，當U1大于Ud時D1導通，Ld與C1構成諧振回路，在諧振過程中，D1反相恢復，之后C1中的能量通過Ud，Ld、R1和C1構成的回路釋放給中間回路。

但是，現有技術的RCD型電壓抑制單元，所需要的元件比較多，電路復雜，設計難度大。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種電壓抑制單元和功率轉換裝置。

本發明提供一種電壓抑制單元，包括：

至少一個儲能電容，用于并聯在功率轉換裝置中各橋臂的兩端，其中，每個所述橋臂包括兩個串聯的絕緣柵雙極晶體管IGBT；

放電電阻，與各所述儲能電容并聯，用于釋放所述儲能電容中的電荷。

如上所述的電壓抑制單元，優選地，所述儲能電容的數量為三個。

本發明還提供一種功率轉換裝置，包括至少一個橋臂，且每個所述橋臂包括兩個串聯的絕緣柵雙極晶體管IGBT，其中，還包括：上述任一所述的電壓抑制單元。

如上所述的功率轉換裝置，優選地，各個所述橋臂并列設置，各所述儲能電容并列設置在所述橋臂的邊緣，所述儲能電容的兩極分別通過母排與各所述橋臂的兩端電連接。

本發明提供的電壓抑制單元通過在同一橋臂的兩端并聯儲能電容，當IGBT關斷時，電路中的雜散電感產生的尖峰電壓被儲能電容吸收，從而抑制IGBT的集電極和發射極之間電壓上升，在IGBT停止工作時，儲能電容將大部分儲存的電能回饋到系統的直流電源中，少部分電能通過與其并聯的放電電阻將電荷釋放掉。本實施例提供的電壓抑制單元，能夠實現抑制尖峰電壓，保護IGBT不被損壞，且該電路采用的元件少，電路實現簡單，成本也低。

附圖說明

圖1為現有技術中RCD型電壓抑制單元的電路圖；

圖2為本發明提供的電壓抑制單元的電路圖；

圖3為圖2中電壓抑制單元存在雜散電感時的等效電路圖。

具體實施方式

以下將結合具體附圖和實施例對本發明做進一步地說明。

本實施例提供的電壓抑制單元包括：至少一個儲能電容和放電電阻。其中，各儲能電容用于并聯在功率轉換裝置中各橋臂的兩端，每個橋臂包括兩個串聯的IGBT。放電電阻與各儲能電容并聯，用于釋放儲能電容中的電荷。