[發(fā)明專利]用于高壓固體開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310313598.5
• 申請日: 2013-07-19
• 公開（公告）號: CN103391084A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬國明;李成榕;江軍;羅定平;李慶民
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號: H03K17/94
• 分類號: H03K17/94
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及控制電路領(lǐng)域，具體而言，涉及一種用于高壓固體開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電路。

背景技術(shù)

高壓固體開關(guān)采用多級功率MOSFET管或絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）串聯(lián)而成，其難點(diǎn)包括驅(qū)動(dòng)供能、驅(qū)動(dòng)同步觸發(fā)、級間絕緣以及靜動(dòng)態(tài)均壓的設(shè)計(jì)。因此設(shè)計(jì)良好的驅(qū)動(dòng)電路電能供給、驅(qū)動(dòng)電路同步觸發(fā)、各級串聯(lián)驅(qū)動(dòng)電路的相互絕緣以及串聯(lián)電力電子器件間的靜動(dòng)態(tài)均壓是保障高壓固體開關(guān)穩(wěn)定安全工作的前提。

高壓固體開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電路主要完成電能供給、多級串聯(lián)的同步觸發(fā)以及串聯(lián)級間的相互絕緣。

現(xiàn)有高壓固體開關(guān)觸發(fā)方式主要以下三種：1）電磁觸發(fā)；2）光觸發(fā)；3）光電觸發(fā)。電磁觸發(fā)方式核心器件是脈沖變壓器，是基于電磁耦合原理，將低電位的觸發(fā)信號經(jīng)過脈沖變壓器隔離后傳送到高電位晶閘管門級，實(shí)現(xiàn)多路同步觸發(fā)；光觸發(fā)的核心器件是光空晶閘管，但由于光控晶閘管國內(nèi)基本無定型產(chǎn)品，而國外產(chǎn)品價(jià)格昂貴，所以目前無法推廣此方法。光電觸發(fā)核心器件是光纖線、光電發(fā)生器和接收器，是基于光電轉(zhuǎn)化和光纖通信原理，觸發(fā)信號通過光纖傳送到高壓側(cè)，經(jīng)處理后驅(qū)動(dòng)各個(gè)電力電子器件的門極，實(shí)現(xiàn)多路同步觸發(fā)。光電觸發(fā)方式具有觸發(fā)陡度小、同步性好、抗干擾能力高的優(yōu)點(diǎn)。光纖觸發(fā)方式采用光纖線替代了傳統(tǒng)的電纜進(jìn)行信號傳輸，巧妙的解決了控制信號與高壓信號間的隔離，但光纖觸發(fā)方式也存在接線復(fù)雜、價(jià)格昂貴、高壓懸浮電源、設(shè)計(jì)繁瑣、設(shè)備體積大等缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)制約著高壓固體開關(guān)光電觸發(fā)方式的使用和推廣。而現(xiàn)有的電磁觸發(fā)方式大多輸出路數(shù)少、體積龐大、增減輸出路數(shù)復(fù)雜、觸發(fā)同步性差等缺點(diǎn)。

由上可知，現(xiàn)有的光電觸發(fā)方式價(jià)格昂貴、接線復(fù)雜、高壓懸浮電源，現(xiàn)有的光觸發(fā)方式的光控晶閘管價(jià)格昂貴，型號無定型產(chǎn)品等缺點(diǎn)導(dǎo)致成本高，以及現(xiàn)有的電磁觸發(fā)輸出路數(shù)少、體積龐大、增加輸出路數(shù)復(fù)雜、觸發(fā)同步性差。

針對現(xiàn)有技術(shù)中電磁觸發(fā)使用光纖線體積大成本高的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

針對相關(guān)技術(shù)電磁觸發(fā)使用光纖線體積大成本高的問題，目前尚未提出有效的解決方案，為此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于高壓固體開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電路，以解決上述問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于高壓固體開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū)動(dòng)電路包括：第一控制電路，用于將初始控制信號進(jìn)行信號調(diào)制生成第一控制信號，其中，第一控制信號為導(dǎo)通寬度可調(diào)的信號；耦合電路，與第一控制電路連接，用于將第一控制信號進(jìn)行耦合生成耦合控制信號；第二控制電路，與耦合電路連接，用于對耦合控制信號進(jìn)行信號調(diào)整生成驅(qū)動(dòng)高壓固體開關(guān)的觸發(fā)信號。

進(jìn)一步地，第一控制電路包括：PWM控制單元，用于生成PWM信號；第一控制單元，與PWM控制單元連接，用于使用PWM信號對初始控制信號進(jìn)行信號調(diào)制生成調(diào)制控制信號；開關(guān)電路，與第一控制單元連接，用于通過使用調(diào)制控制信號控制開關(guān)電路的通斷以輸出第一控制信號。

進(jìn)一步地，第一控制電路還包括：光電單元，初始控制信號通過光電單元輸入運(yùn)放單元；運(yùn)放單元，與光電單元連接，用于對初始控制信號進(jìn)行放大得到第二控制信號；第一控制單元還用于使用PWM信號對第二控制信號進(jìn)行信號調(diào)制生成調(diào)制控制信號。

進(jìn)一步地，開關(guān)電路包括功率管。

進(jìn)一步地，耦合電路包括：磁芯；原邊線圈，與第一控制電路連接；副邊線圈，與第二控制電路連接，其中，原邊線圈和副邊線圈纏繞在磁芯上，通過原邊線圈輸入第一控制信號，以驅(qū)動(dòng)磁芯感應(yīng)產(chǎn)生主磁通形成原邊主磁通回路，磁芯將原邊主磁通回路上的電流耦合至副邊線圈生成耦合控制信號，副邊線圈輸出耦合控制信號。

進(jìn)一步地，第二控制電路包括一個(gè)或多個(gè)控制子電路，其中，每個(gè)控制子電路包括：整流單元，與耦合電路連接，用于對耦合控制信號進(jìn)行整流得到初始直流信號；濾波單元，與整流單元連接，用于對初始直流信號進(jìn)行濾波處理得到觸發(fā)信號；穩(wěn)壓單元，與濾波單元連接，用于將觸發(fā)信號穩(wěn)壓輸出。

進(jìn)一步地，第一控制電路和耦合電路的原邊線圈設(shè)置在控制板上。

進(jìn)一步地，耦合電路的副邊線圈、耦合電路的磁芯以及第二控制電路設(shè)置在高壓板上。

進(jìn)一步地，控制板與高壓板通過原邊線圈連接。