[實用新型]一種負載側控制串聯IGBT均壓電路

有效

• 申請號: 201420780711.0
• 申請日: 2014-12-12
• 公開（公告）號: CN204258603U
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 陳功;陳敏;劉小松;劉國頻;謝躍飛;顏彪;劉啟根
• 申請（專利權）人: 中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: H02M1/088
• 分類號: H02M1/088
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 盧宏

技術領域

本實用新型涉及一種負載側控制串聯IGBT均壓電路。?

背景技術

海上風力發電近來成為國內外研究的熱點，而輕型直流輸電技術能給風電場提供更多的無功支撐，減小風電場無功補償設備的投資；避免風電場電壓波動對系統的可靠性的影響，也提高了風電場對系統電壓波動的抗干擾能力；輕型直流輸電技術比交流電壓輸電受電壓傳輸距離的影響小很多，更適合于遠距離輸電；而且輕型直流輸電技術能提高風電場的低電壓穿越能力。因此大型海上遠距離海上輸電采用輕型直流輸電是最佳選擇。但是IGBT換流閥的電壓均衡問題一直是輕型直流輸電技術的難點。由于IGBT容量的限制，需要多個IGBT串聯來提高IGBT的容量，由于IGBT換流閥開關速度快，器件本身存在差異，信號傳輸不同步等從而將引起電壓的分壓不均衡，特別是動態電壓不均衡時的電應力沖擊更可能引起IGBT串聯閥燒壞等故障，因此需要外圍的輔助電路來調節IGBT串聯換流閥的電壓均衡。

由于RCD緩沖電路特點是電路簡單，可靠性好，現在輕型直流輸電等應用中常采用RCD緩沖電路作為IGBT串聯均壓電路。但是RCD緩沖電路吸收的能量直接消耗在電阻上，因而損耗比較大，而且緩沖電容的體積比較大，成本較高。緩沖電容的大小和關斷時間是一對矛盾的參數，緩沖電容越大，均壓效果會更好，但是關斷時間會延長，因而相應損耗會增加。但是緩沖電容較小時，雖然關斷時間較短，但是IGBT集電極-發射極兩端承受的過電壓尖峰可能較大，從而均壓效果可能會不是很理想。正常情況下，IGBT柵極不同步在20ns以內，因而正常情況下柵極延時引起的電壓不均衡較小，因而在IGBT的集電極-發射極并聯一個較小的緩沖電容即可滿足均壓需求。但是當出現特殊情況的柵極信號不同步時間較長或其他原因引起電壓不均衡比較大時，為了確保IGBT串聯換流閥能正常工作，需要較大的緩沖電容才能抑制過電壓尖峰，實現較好的均壓效果。在實際的工程應用中，必須從系統的穩定可靠性考慮，因此IGBT串聯換流閥是針對最極端情況來選擇緩沖電容的大小，導致IGBT串聯閥的關段時間較長，關斷損耗較大。

現有的解決上述問題的負載側控制串聯IGBT均壓電路見圖1，其缺陷是采樣電壓的電阻和電壓比較器之間沒有隔離措施，導致輔助IGBT等輔助結構對電壓采樣影響較大，采樣不精確；該電路包括多個獨立的輔助緩沖支路，每個輔助緩沖支路中包括一個電容，電容數量較多，當多個主IGBT上出現過電壓時，無法實現電壓均衡。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是，針對上述現有技術的不足，提供一種負載側控制串聯IGBT均壓電路。

為解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案是：一種負載側控制串聯IGBT均壓電路，包括至少兩個串聯的主IGBT，每個主IGBT與一個緩沖均壓單元連接；所述緩沖均壓單元包括并聯在所述主IGBT集電極和發射極之間的RCD緩沖支路；所述RCD緩沖支路與電阻均壓支路并聯；所述電阻均壓支路中點與電壓跟隨器/電壓比較器輸入端連接；所述電壓跟隨器/電壓比較器輸出端、電阻均壓支路一端分別與電壓互感器原邊繞組第一輸入端、第二輸入端連接；所述電壓互感器次邊繞組兩端分別與輔助IGBT的柵極、發射極連接；所述輔助IGBT的發射極與電壓互感器原邊繞組第二輸入端連接；所有緩沖均壓單元的輔助IGBT集電極均與輔助緩沖支路連接；所述輔助緩沖支路與所述電阻均壓支路另一端連接。

所述主IGBT、緩沖均壓單元數量均為兩個；所述輔助緩沖支路包括緩沖電容；兩個緩沖均壓單元的兩個輔助IGBT集電極均與緩沖電容一端連接，所述緩沖電容另一端并聯接入兩個二極管陰極之間，所述兩個二極管陽極分別通過兩個電阻均壓支路一端與兩個主IGBT的集電極連接；所述緩沖電容與放電電阻并聯。該輔助緩沖支路結構簡單，實現方便。

與現有技術相比，本實用新型所具有的有益效果為：本實用新型結構簡單，電壓互感器能有效隔離電阻均壓支路中的采樣電阻和輔助IGBT，避免輔助IGBT對電阻采樣的影響，從而提高采樣精度；且電壓跟隨器/電壓比較器加在電壓互感器原邊，通過電阻與電壓比較器的配合來設定參考電壓，然后通過高電平輸出，對電壓互感器的精度要求較低；本實用新型的輔助緩沖支路公用一個電容，當過電壓較大或者多個輔助IGBT均出現較大過電壓時，輔助的緩沖電容能強制使串聯IGBT的電壓均衡。

附圖說明

圖1為現有的IGBT緩沖電路原理圖；

圖2為本實用新型實施例電路原理圖；

圖3為本實用新型實施例2電路原理圖。

具體實施方式