一種負(fù)載側(cè)控制igbt串聯(lián)均壓電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種負(fù)載側(cè)控制IGBT串聯(lián)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)電壓檢測(cè)電路并聯(lián)，每個(gè)電壓檢測(cè)電路與一個(gè)輔助IGBT的柵極連接，每個(gè)輔助IGBT的發(fā)射極與對(duì)應(yīng)的主IGBT的發(fā)射極連接；所有的輔助IGBT集電極均與輔助緩沖支路連接；所述輔助緩沖支路與所有主IGBT的集電極連接。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，只包含一個(gè)輔助緩沖支路，共用一個(gè)緩沖電容，簡化了電路結(jié)構(gòu)，并能很好地實(shí)現(xiàn)電路的電壓均衡，電路反應(yīng)速度快，損耗較低。
【專利說明】一種負(fù)載側(cè)控制IGBT串聯(lián)均壓電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種負(fù)載側(cè)控制IGBT串聯(lián)均壓電路。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著IGBT技術(shù)的成熟和容量的提高，IGBT的應(yīng)用越來越廣泛，但由于IGBT的開 通和關(guān)斷速度快，受電路的雜散電感影響和串聯(lián)的IGBT分壓的不均衡，需要通過RCD緩沖 電路來抑制IGBT集電極發(fā)射極關(guān)斷過電壓。特別在海上風(fēng)力發(fā)電、輕型直流輸電等大功率 IGBT的應(yīng)用場合中，通常在每一個(gè)IGBT的集電極和發(fā)射極兩端并聯(lián)RCD緩沖電路來抑制過 電壓從而實(shí)現(xiàn)電壓均衡。傳統(tǒng)的IGBT串聯(lián)中的RCD緩沖電路是通過電容對(duì)電壓的抑制作 用來減小過電壓尖峰的出現(xiàn)。當(dāng)IGBT串聯(lián)閥開始關(guān)斷，IGBT的集電極-發(fā)射極開始承受 電壓，此時(shí)并聯(lián)在IGBT集電極-發(fā)射極的緩沖電容就開始充電來減緩關(guān)斷速度，直到關(guān)斷 結(jié)束IGBT的集電極-發(fā)射級(jí)電壓恒定后，緩沖電容才停止工作。為下一個(gè)關(guān)斷做準(zhǔn)備，緩 沖電容上吸收的能量將在IGBT導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)通過電阻釋放。
[0003] RCD緩沖電路特點(diǎn)是電路簡單，可靠性好，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負(fù)載側(cè)控制IGBT串聯(lián)均壓電路見圖1，其缺陷是包括多個(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。


【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)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種構(gòu)負(fù)載側(cè)控 制IGBT串聯(lián)均壓電路，簡化電路結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)電壓均衡，提高電路反應(yīng)速度，降低損耗。
[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：一種負(fù)載側(cè)控制IGBT串 聯(lián)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)電壓檢測(cè)電路并聯(lián)，每個(gè)電 壓檢測(cè)電路與一個(gè)輔助IGBT的柵極連接，每個(gè)輔助IGBT的發(fā)射極與對(duì)應(yīng)的主IGBT的發(fā)射 極連接；所有的輔助IGBT集電極均與輔助緩沖支路連接；所述輔助緩沖支路與所有主IGBT 的集電極連接。
[0007] 本實(shí)用新型主IGBT數(shù)量為兩個(gè)；第一主IGBT和第二主IGBT的集電極和發(fā)射極之 間分別并聯(lián)有第一電壓檢測(cè)電路、第二電壓檢測(cè)電路；所述第一電壓檢測(cè)電路、第二電壓檢 測(cè)電路分別與第一輔助IGBT的柵極、第二輔助IGBT的柵極連接；所述第一輔助IGBT的發(fā) 射極、第二輔助IGBT的發(fā)射極分別與所述第一主IGBT的發(fā)射極、第二主IGBT的發(fā)射極連 接；所述第一輔助IGBT的集電極、第二輔助IGBT的集電極均與輔助緩沖支路連接。
[0008] 所述輔助緩沖支路包括緩沖電容；所述第一輔助IGBT、第二輔助IGBT的集電極均 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 管陽極分別與第一主IGBT集電極、第二主IGBT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。
[0009] 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，只包 含一個(gè)輔助緩沖支路，共用一個(gè)緩沖電容，簡化了電路結(jié)構(gòu)，而且當(dāng)串聯(lián)的多個(gè)IGBT上出 現(xiàn)電壓不均衡時(shí)，公用的輔助IGBT能強(qiáng)制實(shí)現(xiàn)電壓的均衡，從而更好地實(shí)現(xiàn)電路的電壓均 衡，電路反應(yīng)速度快，損耗較低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1為現(xiàn)有的IGBT緩沖電路原理圖；
[0011] 圖2為本實(shí)用新型第一實(shí)施例電路原理圖；
[0012] 圖3為本實(shí)用新型第二實(shí)施例電路原理圖。 【具體實(shí)施方式】

【權(quán)利要求】
1. 一種負(fù)載側(cè)控制IGBT串聯(lián)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)電壓檢測(cè)電路并聯(lián)，每個(gè)電壓檢測(cè)電路與一個(gè)輔助IGBT的柵極連接，每個(gè) 輔助IGBT的發(fā)射極與對(duì)應(yīng)的主IGBT的發(fā)射極連接；所有的輔助IGBT集電極均與輔助緩沖 支路連接；所述輔助緩沖支路與所有主IGBT的集電極連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)載側(cè)控制IGBT串聯(lián)均壓電路，其特征在于，所述主IGBT數(shù) 量為兩個(gè)；第一主IGBT和第二主IGBT的集電極和發(fā)射極之間分別并聯(lián)有第一電壓檢測(cè)電 路、第二電壓檢測(cè)電路；所述第一電壓檢測(cè)電路、第二電壓檢測(cè)電路分別與第一輔助IGBT 的柵極、第二輔助IGBT的柵極連接；所述第一輔助IGBT的發(fā)射極、第二輔助IGBT的發(fā)射極 分別與所述第一主IGBT的發(fā)射極、第二主IGBT的發(fā)射極連接；所述第一輔助IGBT的集電 極、第二輔助IGBT的集電極均與輔助緩沖支路連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的負(fù)載側(cè)控制IGBT串聯(lián)均壓電路，其特征在于，所述第一電壓 檢測(cè)電路和第二電壓檢測(cè)電路結(jié)構(gòu)相同；所述第一電壓檢測(cè)電路包括第一電阻均壓支路和 第一電壓跟隨器；所述第一電阻均壓支路與第一主IGBT連接的RCD緩沖支路并聯(lián)，所述第 一電壓跟隨器正輸入端與所述第一電阻均壓支路中點(diǎn)連接；所述第一電壓跟隨器輸出端與 所述第一輔助IGBT柵極連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的負(fù)載側(cè)控制IGBT串聯(lián)均壓電路，其特征在于，所述輔助緩沖 支路包括緩沖電容；所述第一輔助IGBT、第二輔助IGBT的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)二極管陽極分別與第一主 IGBT集電極、第二主IGBT集電極連接；所述緩沖電容與放電電阻并聯(lián)；所述緩沖電容容值 大于5 y F。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的負(fù)載側(cè)控制IGBT串聯(lián)均壓電路，其特征在于，還包括RCD緩 沖支路，所述RCD緩沖支路接入所述主IGBT和所述電壓檢測(cè)電路之間，且RCD緩沖支路與 所述電壓檢測(cè)電路并聯(lián)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的負(fù)載側(cè)控制IGBT串聯(lián)均壓電路，其特征在于，所述RCD緩沖 支路中的電容容值小于所述緩沖電容容值的1/5。
【文檔編號(hào)】H02M1/088GK204258604SQ201420780748
【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, 顏彪, 劉小松, 陳敏, 彭國榮, 曾智楨, 胡雋璇 申請(qǐng)人:中國電建集團(tuán)中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司