[實用新型]一種柵極型IGBT串聯(lián)均壓電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420780811.3
• 申請日: 2014-12-12
• 公開（公告）號: CN204349776U
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳功;李圖強(qiáng);劉小松;陳敏;劉國頻;顏彪;劉啟根;文鳳
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電建集團(tuán)中南勘測設(shè)計研究院有限公司
• 主分類號: H02M1/06
• 分類號: H02M1/06
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 盧宏

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種柵極型IGBT串聯(lián)均壓電路。

背景技術(shù)

海上風(fēng)力發(fā)電近來成為國內(nèi)外研究的熱點，而輕型直流輸電技術(shù)能給風(fēng)電場提供更多的無功支撐，減小風(fēng)電場無功補(bǔ)償設(shè)備的投資；避免風(fēng)電場電壓波動對系統(tǒng)的可靠性的影響，也提高了風(fēng)電場對系統(tǒng)電壓波動的抗干擾能力；輕型直流輸電技術(shù)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(yuǎn)距離輸電；而且輕型直流輸電技術(shù)能提高風(fēng)電場的低電壓穿越能力。因此大型海上遠(yuǎn)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(shù)的難點。由于IGBT容量的限制，需要多個IGBT串聯(lián)來提高IGBT的容量，由于IGBT換流閥開關(guān)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(tài)電壓不均衡時的電應(yīng)力沖擊更可能引起IGBT串聯(lián)閥燒壞等故障，因此需要外圍的輔助電路來調(diào)節(jié)IGBT串聯(lián)換流閥的電壓均衡。

目前，國內(nèi)外對IGBT串聯(lián)結(jié)構(gòu)的研究很多，主要分為負(fù)載側(cè)控制和柵極控制兩大類。負(fù)載側(cè)控制是指當(dāng)IGBT負(fù)載側(cè)電壓不均衡時，直接在負(fù)載側(cè)也就是集電極-發(fā)射極進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。柵極控制是指當(dāng)出現(xiàn)電壓不均衡時，通過對IGBT的柵極進(jìn)行調(diào)節(jié)來控制IGBT電壓的均衡。針對IGBT串聯(lián)均壓控制，在采用負(fù)載側(cè)控制方法時，當(dāng)出現(xiàn)過電壓較大的時侯，由于IGBT兩端電容的吸收能量不同，將引起IGBT的兩端電壓不均衡較大，負(fù)載側(cè)控制關(guān)斷時間較長，因而損耗較大。IGBT串聯(lián)控制的方法中，國內(nèi)外針對柵極控制的研究相對較多，但是一般的柵極控制方法反應(yīng)延遲時間較長，電路較為復(fù)雜，或者可能引起震蕩。

現(xiàn)有的解決上述問題的IGBT串聯(lián)均壓緩沖電路見圖1，其缺陷是在進(jìn)行過電壓抑制時，分壓電阻的采樣電壓與輔助IGBT的閥值電壓比較,若采樣電壓比輔助IGBT的閥值電壓高，就導(dǎo)通輔助IGBT,由于生產(chǎn)的每個IGBT的閥值電壓不完全一致，有一定的波動性，因此串聯(lián)的每一組IGBT都要測量輔助IGBT的閥值，然后通過閥值來確定采樣電阻值，這樣增加了工程量同時也不適合批量生產(chǎn)。而且同一個IGBT工作的溫度和電流不同，閥值電壓也不相同，因此會導(dǎo)致采樣不準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種柵極型IGBT串聯(lián)均壓電路，提高電路采樣精度，使電路適合批量生產(chǎn)。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采用的技術(shù)方案是：一種柵極型IGBT串聯(lián)均壓電路，包括至少兩個串聯(lián)的主IGBT，每個主IGBT與一個電壓檢測電路連接；所述電壓檢測電路包括并聯(lián)在其中一個主IGBT集電極和發(fā)射極之間的電阻均壓支路；所述電阻均壓支路中點與電壓跟隨器輸入端連接；所述電壓跟隨器輸出端與電壓比較器正輸入端連接；所述電壓比較器輸出端、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(fā)射極連接；所述輔助IGBT的發(fā)射極與所述主IGBT的柵極連接；所述輔助IGBT集電極與緩沖支路連接；所述緩沖支路通過所述電阻均壓支路另一端與所述主IGBT集電極連接；所述電壓比較器的負(fù)輸入端輸入?yún)⒖茧妷骸?/p>

所述主IGBT數(shù)量為兩個；第一個主IGBT的發(fā)射極與第二個主IGBT的集電極連接。

所述緩沖支路包括緩沖電容；所述緩沖電容與二極管陰極連接，所述二極管陽極通過所述電阻均壓支路一端與相應(yīng)的主IGBT集電極連接；所述緩沖電容與放電電阻并聯(lián)。該緩沖支路結(jié)構(gòu)簡單，二極管可以防止電流反向，防止導(dǎo)通時緩沖電容對導(dǎo)通時間的影響；放電電阻可以釋放緩沖電容的能量，讓緩沖電容為下一次參與過電壓抑制做準(zhǔn)備。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型所具有的有益效果為：本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，在進(jìn)行過電壓抑制時，將分壓電阻的采用電壓與電壓比較器的負(fù)輸入電壓進(jìn)行比較,若出現(xiàn)過電壓,電壓比較器的正輸入端電壓將大于負(fù)輸入端電壓,輸出高電平使輔助IGBT導(dǎo)通，因此無需測量每一組輔助IGBT的閾值，減少了工程量，適合批量生產(chǎn)，提高了采樣精確度；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(shè)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。

附圖說明

圖1為現(xiàn)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。

具體實施方式