[發(fā)明專(zhuān)利]一種IGBT并聯(lián)均流電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310627544.6
• 申請(qǐng)日: 2013-11-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103633820B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 畢闖;侯鵬;向勇;盧華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02M1/088
• 分類(lèi)號(hào): H02M1/088
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專(zhuān)利中心51203
• 代理人: 李明光

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）并聯(lián)均流電路。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)化的深入發(fā)展，對(duì)功率開(kāi)關(guān)的要求也越來(lái)越高，尤其隨著軌道交通行業(yè)和感應(yīng)加熱行業(yè)對(duì)兆瓦級(jí)大功率器件的需求與日俱增，對(duì)IGBT的電流、電壓及功耗等級(jí)提出了更高的要求。為滿(mǎn)足大功率電路設(shè)計(jì)的需求，通常直接采用大功率等級(jí)的IGBT，或者采用功率等級(jí)較小的IGBT通過(guò)串并聯(lián)使用；前者將大大增加產(chǎn)品成本和驅(qū)動(dòng)電路的復(fù)雜性，后者因其市場(chǎng)貨源充足、驅(qū)動(dòng)功率低且驅(qū)動(dòng)線(xiàn)路簡(jiǎn)單而受到廣泛研究。因此，采用IGBT并聯(lián)提高電流以滿(mǎn)足工業(yè)要求，具有很大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。然而，在IGBT器件并聯(lián)使用時(shí)，IGBT器件參數(shù)不一致、驅(qū)動(dòng)信號(hào)不同步、電路布局不對(duì)稱(chēng)等因素都會(huì)造成流過(guò)并聯(lián)IGBT器件的電流分配不均衡。均流不佳導(dǎo)致部分IGBT器件工作時(shí)過(guò)電流不足、而部分IGBT器件過(guò)載，大大降低IGBT器件的可靠性，導(dǎo)致設(shè)備輸出效果不理想，甚至造成IGBT器件和裝置損壞。

目前，常用的IGBT并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，包括N個(gè)并聯(lián)的IGBT模塊、N為整數(shù)、N≥2，RCD吸收電路與負(fù)載，其中RCD吸收電路與IGBT模塊并聯(lián)，電源Vcc通過(guò)負(fù)載與IGBT模塊連接。IGBT模塊柵極加載驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)不同步則會(huì)造成并聯(lián)IGBT器件間均流不均衡，大大降低IGBT可靠性，甚至造成IGBT和裝置損壞。并且當(dāng)IGBT器件工作在較高頻率時(shí)，IGBT的硬開(kāi)關(guān)功耗也是一個(gè)不得不考慮的問(wèn)題，尤其是開(kāi)通和關(guān)斷的瞬間將承受很大的浪涌電流和尖峰電壓，使得IGBT模塊過(guò)熱，嚴(yán)重的時(shí)候會(huì)使得器件失效甚至損壞主電路。因此，IGBT并聯(lián)均流技術(shù)和軟開(kāi)關(guān)技術(shù)成為了我們研究重點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供IGBT并聯(lián)均流電路，解決了現(xiàn)有IGBT并聯(lián)電路因驅(qū)動(dòng)信號(hào)不同步造成均流不均衡，導(dǎo)致IGBT可靠性降低、甚至損壞IGBT器件的問(wèn)題，同時(shí)采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)有效減小開(kāi)關(guān)過(guò)程中的功率損耗，防止IGBT過(guò)熱，保護(hù)器件及電路。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種IGBT并聯(lián)均流電路，包括N個(gè)并聯(lián)的IGBT模塊、N為整數(shù)、N≥2，RCD吸收電路與負(fù)載，其中RCD吸收電路并接于IGBT模塊兩端，電源通過(guò)負(fù)載與IGBT模塊連接；其特征在于，所述并聯(lián)的IGBT模塊中各IGBT柵極短接，所述RCD吸收電路由二極管、電阻、電容構(gòu)成，電阻并接于二極管兩端，電容串接于二極管負(fù)極，電容兩端還并接電容放電回路。

進(jìn)一步的，所述電容放電回路由MOSFET開(kāi)關(guān)管與三個(gè)并聯(lián)的放電電阻構(gòu)成，并聯(lián)后放電電阻一端與電容共接信號(hào)地，另一端接MOSFET開(kāi)關(guān)管源級(jí)，MOSFET開(kāi)關(guān)管漏極接電容另一端；控制信號(hào)加載于MOSFET開(kāi)關(guān)管柵極。

進(jìn)一步的，所述IGBT模塊由IGBT、柵極電阻、防誤導(dǎo)通電阻構(gòu)成；防誤導(dǎo)通電阻接于IGBT柵極與源極之間，用于防止IGBT在工作中因外界電磁干擾出現(xiàn)誤導(dǎo)通；IGBT柵極通過(guò)柵極電阻接驅(qū)動(dòng)信號(hào)，漏極通過(guò)負(fù)載接電源，源極接信號(hào)地。優(yōu)選的，防誤導(dǎo)通電阻阻值為10KΩ。

本發(fā)明提供的IGBT并聯(lián)均流電路，采用IGBT柵極短接設(shè)計(jì)，克服了因驅(qū)動(dòng)信號(hào)不同步造成均流不均衡的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了IGBT并聯(lián)電路的均流，特別適用于IGBT數(shù)量很大的IGBT并聯(lián)電路，提高了IGBT模塊的工作可靠性，避免器件損壞。同時(shí)，采用在RCD吸收電路中的電容上并接電容放電回路的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)IGBT并聯(lián)均流電路的軟開(kāi)關(guān)，降低了開(kāi)關(guān)過(guò)程中的功率損耗，防止IGBT過(guò)熱，有效保護(hù)IGBT器件及電路。本發(fā)明提供的IGBT并聯(lián)均流電路電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定性高、制造成本低。

附圖說(shuō)明

圖1為常用IGBT并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為本發(fā)明IGBT并聯(lián)均流電路結(jié)構(gòu)框圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中IGBT并聯(lián)均流電路圖。

圖4為常用IGBT并聯(lián)電路中IGBT電流仿真波形圖，其中IGBT模塊數(shù)為3，I1，I2和I3分別表示3個(gè)IGBT的電流波形。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例1中IGBT并聯(lián)均流電路的3個(gè)IGBT電流仿真波形圖。

圖6為常用IGBT并聯(lián)電路中IGBT柵極電壓仿真波形圖，其中IGBT模塊數(shù)為3，V1，V2和V3分別表示3個(gè)IGBT的柵極電壓波形。

圖7為本發(fā)明實(shí)施例1中IGBT并聯(lián)均流電路的3個(gè)IGBT柵極電壓仿真波形圖。

圖8為常用IGBT并聯(lián)電路中IGBT電壓電流波形圖，其中實(shí)線(xiàn)為IGBT電壓波形，虛線(xiàn)為IGBT電流波形。