[發(fā)明專(zhuān)利]基于有源柵極電流控制方式的IGBT電流源驅(qū)動(dòng)電路及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410258322.6
• 申請(qǐng)日: 2014-06-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103986315A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳宗祥;張慶豐;趙瑞雪;劉雁飛;葛蘆生
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 安徽工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02M1/08
• 分類(lèi)號(hào): H02M1/08
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 蔣海軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種基于有源柵極電流控制方式的IGBT電流源驅(qū)動(dòng)電路及其控制方法。

背景技術(shù)

IGBT是一種常用的中、大功率開(kāi)關(guān)器件，隨著新技術(shù)的應(yīng)用，IGBT也在朝著高電壓、大電流、高頻率的方向發(fā)展，IGBT驅(qū)動(dòng)器是功率變換器控制單元和強(qiáng)電回路之間的紐帶，它控制著IGBT的導(dǎo)通、關(guān)斷狀態(tài)并對(duì)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)性能的優(yōu)化。

目前使用的典型驅(qū)動(dòng)電路難以同時(shí)滿(mǎn)足抑制du/dt、di/dt和減小開(kāi)關(guān)損耗的要求，為了得到合理的驅(qū)動(dòng)電路，V.John教授提出了一種有源柵極驅(qū)動(dòng)方式(AGD:Active?Gate?Drive)，將導(dǎo)通、關(guān)斷信號(hào)分別分為3個(gè)階段來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)IGBT的控制，取得了良好的效果。為了保證IGBT能夠可靠的工作在安全工作區(qū)(SOA)內(nèi)，S.Park教授提出了增加?xùn)?集電極(Gate-Colletor)之間的可控的米勒電容C_M，借助于控制流過(guò)C_M上的電流來(lái)達(dá)到控制du/dt、di/dt的目的，但是這樣會(huì)導(dǎo)致開(kāi)關(guān)損耗的增加。N.Idir教授提出通過(guò)將驅(qū)動(dòng)電壓V_gs設(shè)置為兩個(gè)電壓等級(jí)方式，該方法是在抑制du/dt、di/dt和增加開(kāi)關(guān)損耗之間進(jìn)行的折中處理。

近幾年來(lái)，一些閉環(huán)控制策略也被專(zhuān)家、學(xué)者們引入到IGBT驅(qū)動(dòng)電路中來(lái)。P.J.Grbovic教授提出了將V_gs信號(hào)以前饋方式引入到V_GG+和V_GG-中，有效地減少了開(kāi)通時(shí)V_ce的拖尾電壓和損耗。彭方正教授則是提出將發(fā)射極(Emitter)電流以反饋形式引入到IGBT柵極驅(qū)動(dòng)電路。以P.R.Palmer教授為代表，針對(duì)在大功率場(chǎng)合使用的IGBT，提出一種有源電壓控制(Active?Voltage?Control)方式并對(duì)該方式進(jìn)行了優(yōu)化和穩(wěn)定性分析，取得了很好的驅(qū)動(dòng)效果。

以上IGBT驅(qū)動(dòng)器雖然取得較好的驅(qū)動(dòng)效果，但是它們都是基于電壓源驅(qū)動(dòng)，即在柵極-發(fā)射極之間加上脈沖電壓信號(hào)。由于IGBT功率器件在柵極回路(包括柵極和發(fā)射極)存在寄生電感，以及IGBT器件固有的柵極電容C_gc(一般在10pF～100nF甚至更大)和密勒電容C_ge，嚴(yán)重限制了驅(qū)動(dòng)效果。

發(fā)明內(nèi)容

1.本發(fā)明要解決的問(wèn)題

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中由于難以同時(shí)滿(mǎn)足抑制du/dt、di/dt和減小開(kāi)關(guān)損耗要求的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于有源柵極電流控制方式的IGBT電流源驅(qū)動(dòng)電路及其控制方法，本發(fā)明的電路和方法在抑制du/dt、di/dt的同時(shí)可以減小開(kāi)關(guān)損耗。

2.技術(shù)方案

本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。

基于有源柵極電流控制方式的IGBT電流源驅(qū)動(dòng)電路，所述的驅(qū)動(dòng)電路包括由正電源V_GG+、負(fù)電源V_GG-、IGBT開(kāi)關(guān)管S₁、IGBT開(kāi)關(guān)管S₂、IGBT開(kāi)關(guān)管S₃、IGBT開(kāi)關(guān)管S₄、IGBT開(kāi)關(guān)管S₅、IGBT開(kāi)關(guān)管S₆和濾波電感L_R；

所述正電源V_GG+與IGBT開(kāi)關(guān)管S₁集電極相連接，IGBT開(kāi)關(guān)管S₁發(fā)射集與IGBT開(kāi)關(guān)管S₂集電極相連接，IGBT開(kāi)關(guān)管S₂發(fā)射極與負(fù)電源相V_GG-連接，IGBT開(kāi)關(guān)管S₃集電極與正電源V_GG+相連接，IGBT開(kāi)關(guān)管S₃發(fā)射集與IGBT開(kāi)關(guān)管S₄集電極相連接，IGBT開(kāi)關(guān)管S₄發(fā)射極與負(fù)電源相V_GG-連接，濾波電感L_R一端與IGBT開(kāi)關(guān)管S₁發(fā)射集連接，另一端與IGBT開(kāi)關(guān)管S₃發(fā)射集連接，IGBT開(kāi)關(guān)管S₅集電集與IGBT開(kāi)關(guān)管S₃發(fā)射集相連接，IGBT開(kāi)關(guān)管S₅發(fā)射集與IGBT開(kāi)關(guān)管S₆發(fā)射極相連接。

所述的基于有源柵極電流控制方式的IGBT電流源驅(qū)動(dòng)電路的控制方法，其步驟為：