[發(fā)明專利]一種IGBT串聯(lián)開通過程均壓方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710784046.0
• 申請日: 2017-08-29
• 公開（公告）號: CN107517004B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁順;邢巖;吳紅飛;胡海兵;王鈞
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種IGBT串聯(lián)開通均壓控制方法，屬于電力電子變換技術(shù)領(lǐng)域。所述的均壓控制方法利用各IGBT配備的開通過程有源箝位電路，并增加簡單的隔離檢測電路，檢測IGBT集射極電壓下降時刻。使用FPGA對檢測電路返回信號進行信息處理，提取各路IGBT開通過程的延時時間數(shù)值，再利用這些時間信息，對各路IGBT驅(qū)動信號上升沿進行調(diào)節(jié)，多次調(diào)節(jié)后實現(xiàn)各路IGBT均壓。本發(fā)明提出的均壓控制方法適用于部分中高壓功率IGBT，方法簡單、易實現(xiàn)，可以實現(xiàn)IGBT串聯(lián)開通過程均壓的快速性，同時保證較高的穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種功率器件IGBT在多個串聯(lián)連接應(yīng)用的開通過程均壓控制方法。屬于電力電子變換技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在中高壓功率變換領(lǐng)域，IGBT由于其良好的工作特性被廣泛應(yīng)用。但是隨著工作電壓的提高，單個IGBT模塊無法單獨工作，往往需要將多個IGBT 直接串聯(lián)應(yīng)用。

采用多個IGBT直接串聯(lián)結(jié)構(gòu)，存在各IGBT之間的均壓問題，需要采取一定的均壓方案解決這一問題。IGBT的工作特性決定其關(guān)斷過程的均壓問題更為嚴(yán)峻，因此現(xiàn)有均壓方案都重點解決研究關(guān)斷過程的均壓問題。現(xiàn)有的均壓方案一般有以下三種方案：第一種方案是加入吸收電路，吸收不均壓時產(chǎn)生的電壓尖峰，這是最簡單的均壓方法，但是會產(chǎn)生很大的損耗。第二種方案是加入箝位電路，在IGBT合適的位置并接穩(wěn)壓裝置，當(dāng)IGBT的端電壓超過預(yù)設(shè)的電壓值時，穩(wěn)壓裝置對電壓進行箝位，限制電壓進一步上升，這種方案同樣會在穩(wěn)壓裝置上損耗很大的能量。采用這兩種方案時，如果針對關(guān)斷過程均壓問題優(yōu)化電路參數(shù)，則無法取得較好的開通過程均壓效果，如果針對開通過程均壓問題進行優(yōu)化，則會進一步增加損耗。第三種方案是直接進行驅(qū)動電路的同步控制，這種方案實現(xiàn)均壓的能耗代價最小，效率最高，但是引起不均壓的影響因素較多，驅(qū)動同步不能完全解決均壓問題，無論開通過程均壓還是關(guān)斷過程均壓。

針對上述三種方案的均壓問題，已有一些文獻(xiàn)提出了解決方案，通過采樣IGBT兩端電壓信息，對開通過程和關(guān)斷過程的IGBT電壓都可以進行閉環(huán)控制。G.Belverde，A.Galluzzo等人在“Snubberless voltage sharing of series-connected insulatedgate devices by a novel gate control strategy”中提出了主從式的門極驅(qū)動調(diào)節(jié)方案，采樣各從IGBT端電壓后與主IGBT端電壓進行比較，以此來調(diào)節(jié)各從IGBT驅(qū)動信號。但是該方案需要開關(guān)瞬間完成調(diào)節(jié)過程，對控制速度有極高的要求。S.Ji，T.Lu等人在“Series-Connected HV-IGBTs Using Active Voltage Balancing Control With StatusFeedback Circuit”中提出了具有箝位功能的驅(qū)動控制方案，IGBT端電壓超過預(yù)設(shè)值時觸發(fā)箝位裝置，控制裝置采集各IGBT的箝位裝置工作時間后進行控制調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)各IGBT的驅(qū)動信號邊沿時刻，最終使各路箝位裝置工作時間一致，實現(xiàn)各個IGBT均壓。但是該方案采用的有源箝位電路只有在產(chǎn)生電壓尖峰才能工作，因此較難實現(xiàn)開通過程的完全均壓。

因此，申請人提出了一種針對IGBT串聯(lián)開通過程均壓的檢測電路和控制方法，在開通過程出現(xiàn)不均壓時通過調(diào)節(jié)快速達(dá)到完全均壓。將該方案結(jié)合常用的關(guān)斷過程均壓方案，即可實現(xiàn)IGBT串聯(lián)工作的全過程均壓。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種IGBT串聯(lián)開通過程均壓控制方法，解決了現(xiàn)有均壓方案在IGBT串聯(lián)開通過程均壓效果的不足。

技術(shù)方案：

本發(fā)明為實現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案：