一種高壓igbt串聯(lián)換流均壓電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種高壓IGBT串聯(lián)換流均壓電路，包括至少兩個(gè)串聯(lián)的主IGBT，每個(gè)主IGBT與一個(gè)緩沖均壓單元連接；緩沖均壓單元包括并聯(lián)在主IGBT集電極和發(fā)射極之間的電阻均壓支路；電阻均壓支路中點(diǎn)與電壓跟隨器/電壓比較器輸入端連接；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；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；輔助IGBT的發(fā)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；輔助緩沖支路與所述電阻均壓支路另一端連接。本實(shí)用新型能避免輔助IGBT對(duì)電阻采樣的影響，從而提高采樣精度；保證電路的電壓均衡。
【專利說明】一種高壓IGBT串聯(lián)換流均壓電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種高壓IGBT串聯(lián)換流均壓電路。

【背景技術(shù)】
[0002] 海上風(fēng)力發(fā)電近來成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，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(dòng)對(duì)系統(tǒng)的可靠性 的影響，也提高了風(fēng)電場對(duì)系統(tǒng)電壓波動(dòng)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(diǎn)。由于IGBT容量的限制， 需要多個(gè)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(hào)傳輸不同步等從而將引起電壓的分壓不均衡，特別是動(dòng)態(tài)電壓不均衡時(shí)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。
[0003] 由于RCD緩沖電路特點(diǎn)是電路簡單，可靠性好，現(xiàn)在輕型直流輸電等應(yīng)用中常采 用RCD緩沖電路作為IGBT串聯(lián)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(guān)斷時(shí)間 是一對(duì)矛盾的參數(shù)，緩沖電容越大，均壓效果會(huì)更好，但是關(guān)斷時(shí)間會(huì)延長，因而相應(yīng)損耗 會(huì)增加。但是緩沖電容較小時(shí)，雖然關(guān)斷時(shí)間較短，但是IGBT集電極-發(fā)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(huì)不是很理想。正常情況下，IGBT柵極不同步在 20ns以內(nèi)，因而正常情況下柵極延時(shí)引起的電壓不均衡較小，因而在IGBT的集電極-發(fā)射 極并聯(lián)一個(gè)較小的緩沖電容即可滿足均壓需求。但是當(dāng)出現(xiàn)特殊情況的柵極信號(hào)不同步時(shí) 間較長或其他原因引起電壓不均衡比較大時(shí)，為了確保IGBT串聯(lián)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(shí)現(xiàn)較好的均壓效果。在實(shí)際的工程應(yīng)用中，必須從 系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性考慮，因此IGBT串聯(lián)換流閥是針對(duì)最極端情況來選擇緩沖電容的大小， 導(dǎo)致IGBT串聯(lián)閥的關(guān)段時(shí)間較長，關(guān)斷損耗較大。
[0004] 現(xiàn)有的解決上述問題的高壓IGBT串聯(lián)換流均壓電路見圖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(dǎo)致輔助IGBT等輔助結(jié)構(gòu)對(duì)電壓采樣影響較大，采 樣不精確；該電路包括多個(gè)獨(dú)立的輔助緩沖支路，每個(gè)輔助緩沖支路中包括一個(gè)電容，電容 數(shù)量較多，當(dāng)多個(gè)主IGBT上出現(xiàn)過電壓時(shí)，無法實(shí)現(xiàn)電壓均衡；RCD緩沖支路的存在，導(dǎo)致 IGBT開關(guān)速度降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高壓 IGBT串聯(lián)換流均壓電路。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：一種高壓IGBT串聯(lián)換流 均壓電路，包括至少兩個(gè)串聯(lián)的主IGBT，每個(gè)主IGBT與一個(gè)緩沖均壓單元連接；所述緩沖 均壓單元包括并聯(lián)在所述主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(diǎn)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(fā)射極連接；所述輔助IGBT的發(fā)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。
[0007] 所述主IGBT、緩沖均壓單元數(shù)量均為兩個(gè)；所述輔助緩沖支路包括緩沖電容；兩 個(gè)緩沖均壓單元的兩個(gè)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(lián)接入兩個(gè)二極管陰極之間，所述兩個(gè)二極管陽極分別通過兩個(gè)電阻均壓支路一端與兩個(gè) 主IGBT的集電極連接；所述緩沖電容與放電電阻并聯(lián)。該輔助緩沖支路結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)現(xiàn)方 便。
[0008] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所具有的有益效果為：本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)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(duì)電阻采樣的影 響，從而提高采樣精度；且電壓跟隨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(duì)電壓互感器的精度要求較低；本實(shí)用新型的輔助 緩沖支路公用一個(gè)電容，當(dāng)過電壓較大或者多個(gè)輔助IGBT均出現(xiàn)較大過電壓時(shí)，輔助的緩 沖電容能強(qiáng)制使串聯(lián)IGBT的電壓均衡；本實(shí)用新型省去了 RCD緩沖支路，提高了 IGBT的開 關(guān)速度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1為現(xiàn)有的IGBT緩沖電路原理圖；
[0010] 圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1電路原理圖；
[0011] 圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例2電路原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012] 如圖2所示，本實(shí)用新型實(shí)施例1包括第一主IGBT

【權(quán)利要求】
1. 一種高壓IGBT串聯(lián)換流均壓電路，包括至少兩個(gè)串聯(lián)的主IGBT，其特征在于，每個(gè) 主IGBT與一個(gè)緩沖均壓單元連接；所述緩沖均壓單元包括并聯(lián)在所述主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(diǎn)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(fā) 射極連接；所述輔助IGBT的發(fā)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。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓IGBT串聯(lián)換流均壓電路，其特征在于，所述主IGBTj^ 沖均壓單元數(shù)量均為兩個(gè)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓IGBT串聯(lián)換流均壓電路，其特征在于，所述輔助緩沖支 路包括緩沖電容；兩個(gè)緩沖均壓單元的兩個(gè)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(lián)接入兩個(gè)二極管陰極之間，所述兩個(gè)二極管陽極分別通過兩個(gè)電阻均 壓支路一端與兩個(gè)主IGBT的集電極連接；所述緩沖電容與放電電阻并聯(lián)；所述緩沖電容容
【文檔編號(hào)】H02M1/34GK204258600SQ201420780547
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月12日
【發(fā)明者】陳功, 陳敏, 劉小松, 劉國頻, 李圖強(qiáng), 顏彪, 劉啟根 申請(qǐng)人:中國電建集團(tuán)中南勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司