[發明專利]基于輔助電壓源的串聯IGBT均壓方法及系統

有效

• 申請號: 201910539291.4
• 申請日: 2019-06-20
• 公開（公告）號: CN110350770B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 何怡剛;李獵;何鎏璐;王晨苑
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: H02M1/088
• 分類號: H02M1/088
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 許美紅

本發明公開了一種基于輔助電壓源的串聯IGBT均壓方法及系統，其中方法包括以下步驟：(1)檢測各串聯IGBT的端口動態電壓；(2)對各IGBT的端口動態電壓分別進行動態過電壓診斷；(3)若存在動態過電壓，則對該IGBT的柵極提供應急的高電平信號；(4)停止對該IGBT的柵極提供應急的高電平信號，通過輔助電壓源在該IGBT的柵極提供恒定不變的電壓。本發明通過輔助電壓源提供恒定電壓，延長故障IGBT的關斷時間，與其他IGBT同步關斷，實現串聯IGBT均壓的目的。

技術領域

本發明涉及直流輸電領域，尤其涉及一種基于輔助電壓源的串聯IGBT均壓方法及系統。

背景技術

隨著我國經濟不斷發展，在輸配電領域，直流輸電技術在可再生能源并網、分布式發電并網、孤島供電、城市電網供電、異步交流電網互聯等方面得到了較多應用。然而作為直流輸電技術的關鍵設備，電壓源換流器的母線電壓大，故對功率設備的絕緣和耐壓提出了更高的要求。目前，IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)串聯技術能有效解決單個IGBT電壓等級低的缺陷，成本低，結構簡單，受到廣泛關注。

IGBT均壓技術存在的主要問題為電壓分布不均勻。其原因包括：1、IGBT自身參數的不一致；2、外圍電路參數的不一致；3、驅動信號的延遲。電壓分布的不均勻可能造成單個IGBT產生過電壓，輕則降低IGBT使用壽命，重則直接造成IGBT損壞，進而影響整個系統的安全穩定。

發明內容

本發明的目的是提供一種簡單可行的抑制串聯IGBT過電壓的方法和系統。

本發明提供了一種基于輔助電壓源的串聯IGBT均壓方法，包括以下步驟：

(1)檢測各串聯IGBT的端口動態電壓；

(2)對各IGBT的端口動態電壓分別進行動態過電壓診斷；

(3)若存在動態過電壓，則對該IGBT的柵極提供應急的高電平信號；

(4)停止對該IGBT的柵極提供應急的高電平信號，通過輔助電壓源在該IGBT的柵極提供恒定不變的電壓。

接上述技術方案，所述動態過電壓診斷在IGBT柵極電壓達到米勒平臺時開始進行診斷。

接上述技術方案，當某一IGBT端口動態電壓超過參考電壓一定比例時，診斷為動態過電壓。

接上述技術方案，該高電平信號的幅值由IGBT柵極驅動信號高電平幅值和IGBT米勒平臺電壓幅值的差值決定。

接上述技術方案，該高電平信號的信號寬度由IGBT端口電壓診斷結果決定，當滿足判據IGBT端口動態電壓小于等于參考電壓時，信號停止。

接上述技術方案，步驟(4)中，輔助電壓源在停止對該IGBT的柵極提供高電平信號的下一個周期開始運行。

接上述技術方案，確定所述輔助電壓源提供的恒定不變的電壓的方法為：

設定趨近于0的第一檢測電壓值U_a，記錄過電壓IGBT與參考IGBT端口電壓U_CE達到第一檢測電壓值的時間，分別記為t₁、t₂，得到過電壓反應延遲時間：

Δt_doff1＝t₂-t₁

設定第二檢測電壓值U_b，記錄過電壓IGBT與參考IGBT端口電壓U_CE達到第二檢測電壓值的時間，分別記為t₃、t₄。通過第一檢測電壓值U_a和第二檢測電壓值U_b預測整個電壓上升時間，得到因為電壓上升斜率差異產生的延遲時間：