[發明專利]一種IGBT串聯均壓模塊控制裝置和控制方法

在審

• 申請號: 201911133605.7
• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN110888033A
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 查鯤鵬;楊曉楠;燕翚;顧然;朱寧輝;張加林;古哲韜
• 申請（專利權）人: 中電普瑞電力工程有限公司
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26;G01R1/30
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發明提供一種IGBT串聯均壓模塊控制裝置和控制方法，包括直流電源、試品閥、輔助閥、電抗器L、充電開關S和驅動串聯控制單元；試品閥、輔助閥均包括IGBT和電容；試品閥、輔助閥與充電開關S串聯，直流電源并聯到輔助閥兩端；試品閥和輔助閥中的IGBT分別與驅動串聯控制單元連接；試品閥、輔助閥通過電抗器L連接，不僅能夠完成最基本的均壓特性的檢驗，且能實現輔助閥和試品閥的能量交換，從而實現大功率IGBT均壓特性的檢驗；本發明提供的技術方案采用有源控制和緩沖電路相結合的方式，有利于實現IGBT串聯均壓，且有擴展到多個IGBT串聯均壓的潛在能力；且能夠實現在不同的電壓應力、電流應力和熱應力的條件下檢驗SiC?IGBT串聯均壓特性。

技術領域

本發明涉及柔性輸電技術領域，具體涉及一種IGBT串聯均壓模塊控制裝置和控制方法。

背景技術

能源革命對電網的安全性、可靠性、可控性和靈活性提出了更高要求，靈活交直流輸電裝置的廣泛應用成為未來電網的發展趨勢，高壓高頻全控型器件是柔性直流輸電裝備的核心。當前大功率高壓高頻全控型器件主要基于硅材料，以硅絕緣柵雙極型晶體管(即IGBT)為代表，最高電壓可達6.5kV。為了進一步提高單只器件耐壓，須采用物理特性更優越的SiC材料。其中，SiC IGBT具有電導調制的優勢，將大幅度減少串聯器件和輔助設備的數量，從而大大降低電力裝備的損耗、體積和成本，提高可靠性、靈活性和適用性。

在直流輸電中可以使用的串聯技術分為器件直接串聯和多電平串聯(模塊化多電平或級聯多電平)。其中器件直接串聯技術有著使用器件數量少、拓撲結構簡潔、控制保護簡單等優點，此外只需要少量IGBT串聯即可滿足中低壓直流輸電的需求，極大簡化了中低壓直流輸電拓撲結構。在大功率SiC-IGBT器件進行直接串聯使用時，由于它的開關速度特別快，基本都在數μs內完成，在其運行過程中對各個器件上的電壓均衡性要求非常高。

現有技術一般通過專門裝置直接檢驗串聯IGBT的均壓特性，雖然能夠完成最基本的均壓特性的檢驗，但是只能檢測小功率IGBT的均壓特性，不能實現大功率IGBT均壓特性的檢驗。

發明內容

為了克服上述現有技術中不能實現大功率IGBT均壓特性的檢驗的不足，本發明提供一種IGBT串聯均壓模塊控制裝置和控制方法，包括直流電源、試品閥、輔助閥、電抗器L、充電開關S和驅動串聯控制單元；其中，所述試品閥、輔助閥均包括IGBT和電容；試品閥、輔助閥與充電開關S串聯，所述直流電源并聯到輔助閥兩端；試品閥和輔助閥中的IGBT分別與驅動串聯控制單元連接；試品閥、輔助閥通過電抗器L連接，不僅能夠完成最基本的均壓特性的檢驗，且能通過第一電容C1和第二電容C2的充放電實現輔助閥和試品閥的能量交換，從而實現大功率IGBT均壓特性的檢驗。

為了實現上述發明目的，本發明采取如下技術方案：

本發明提供一種IGBT串聯均壓模塊控制裝置，包括直流電源、試品閥、輔助閥、電抗器L、充電開關S和驅動串聯控制單元；其中，所述試品閥、輔助閥均包括IGBT和電容；

所述試品閥、輔助閥與充電開關S串聯，所述直流電源并聯到輔助閥兩端；

所述試品閥和輔助閥中的IGBT分別與驅動串聯控制單元連接；

所述試品閥、輔助閥通過電抗器L連接。

所述試品閥中的IGBT為多個，所述試品閥還包括與所述試品閥中IGBT數量一致的驅動單元、緩沖電路和二極管；

每個緩沖電路一端連接一個IGBT的漏極，另一端連接所述IGBT的源極，所述IGBT的的柵極與一個驅動單元連接，且所述IGBT還與一個二極管反并聯，構成一個第一IGBT模塊。

所述第一IGBT模塊為多個，每兩個所述第一IGBT模塊串聯后構成一個橋臂，每兩個橋臂構成一個半橋電路；每個橋臂分別與一個驅動串聯控制單元連接。