一種igbt串聯(lián)換流閥均壓電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種IGBT串聯(lián)換流閥均壓電路。
【背景技術】
[0002] 海上風力發(fā)電近來成為國內(nèi)外研宄的熱點，而輕型直流輸電技術能給風電場提供 更多的無功支撐，減小風電場無功補償設備的投資；避免風電場電壓波動對系統(tǒng)的可靠性 的影響，也提高了風電場對系統(tǒng)電壓波動的抗干擾能力；輕型直流輸電技術比交流電壓輸 電受電壓傳輸距離的影響小很多，更適合于遠距離輸電；而且輕型直流輸電技術能提高風 電場的低電壓穿越能力。因此大型海上遠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的難點。由于IGBT容量的限制， 需要多個IGBT串聯(lián)來提高IGBT的容量，由于IGBT換流閥開關速度快，器件本身存在差異， 信號傳輸不同步等從而將引起電壓的分壓不均衡，特別是動態(tài)電壓不均衡時的電應力沖擊 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] 目前，國內(nèi)外對IGBT串聯(lián)結(jié)構的研宄很多，主要分為負載側(cè)控制和柵極控制兩大 類。負載側(cè)控制是指當IGBT負載側(cè)電壓不均衡時，直接在負載側(cè)也就是集電極-發(fā)射極進 行控制調(diào)節(jié)。柵極控制是指當出現(xiàn)電壓不均衡時，通過對IGBT的柵極進行調(diào)節(jié)來控制IGBT 電壓的均衡。針對IGBT串聯(lián)均壓控制，在采用負載側(cè)控制方法時，當出現(xiàn)過電壓較大的時 侯，由于IGBT兩端電容的吸收能量不同，將引起IGBT的兩端電壓不均衡較大，負載側(cè)控制 關斷時間較長，因而損耗較大。IGBT串聯(lián)控制的方法中，國內(nèi)外針對柵極控制的研宄相對較 多，但是一般的柵極控制方法反應延遲時間較長，電路較為復雜，或者可能引起震蕩。
[0004] 現(xiàn)有的解決上述問題的IGBT串聯(lián)均壓緩沖電路見圖1，其缺陷是在進行過電壓抑 制時，分壓電阻的采樣電壓與輔助IGBT的閥值電壓比較，若采樣電壓比輔助IGBT的閥值 電壓高，就導通輔助IGBT，由于生產(chǎn)的每個IGBT的閥值電壓不完全一致，有一定的波動性， 因此串聯(lián)的每一組IGBT都要測量輔助IGBT的閥值，然后通過閥值來確定采樣電阻值，這樣 增加了工程量同時也不適合批量生產(chǎn)。而且同一個IGBT工作的溫度和電流不同，閥值電壓 也不相同，因此會導致采樣不準確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實用新型所要解決的技術問題是，針對上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種IGBT串 聯(lián)換流閥均壓電路，提高電路采樣精度，縮短電路響應時間，簡化電路結(jié)構，提高電路可靠 性。
[0006] 為解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案是：一種IGBT串聯(lián)換流閥均 壓電路，包括至少兩個串聯(lián)的主IGBT，每個主IGBT與一個電壓檢測電路連接；所述電壓檢 測電路包括并聯(lián)在其中一個主IGBT集電極和發(fā)射極之間的電阻均壓支路；所述電阻均壓 支路中點與電壓比較器正輸入端連接；所述電壓比較器輸出端、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)射極與所述主IGBT的柵極連接；所述 輔助IGBT集電極與緩沖支路連接；所述緩沖支路通過所述電阻均壓支路另一端與所述主 IGBT集電極連接；所述電壓比較器的負輸入端輸入?yún)⒖茧妷骸?br>[0007] 所述緩沖支路包括緩沖電容；所述緩沖電容與二極管陰極連接，所述二極管陽極 通過所述電阻均壓支路一端與相應的主IGBT集電極連接；所述緩沖電容與放電電阻并聯(lián)。 該緩沖支路結(jié)構簡單，二極管可以防止電流反向，防止導通時緩沖電容對導通時間的影響； 放電電阻可以釋放緩沖電容的能量，讓緩沖電容為下一次參與過電壓抑制做準備。
[0008] 所述主IGBT數(shù)量為兩個；第一個主IGBT的發(fā)射極與第二個主IGBT的集電極連 接。
[0009] 與現(xiàn)有技術相比，本實用新型所具有的有益效果為：在進行過電壓抑制時，將分壓 電阻的采用電壓與電壓比較器的負輸入電壓進行比較，若出現(xiàn)過電壓，電壓比較器的正輸 入端電壓將大于負輸入端電壓，輸出高電平使輔助IGBT導通，因此無需測量每一組輔助 IGBT的閾值，減少了工程量，適合批量生產(chǎn)，提高了采樣精確度；電壓比較器加在電壓互感 器原邊，通過電阻與電壓比較器的配合來設定參考電壓，然后通過高電平輸出，對電壓互感 器的精度要求較低。
【附圖說明】
[0010] 圖1為現(xiàn)有的IGBT緩沖電路原理圖；
[0011] 圖2為本實用新型實施例電路原理圖。
【具體實施方式】
[0012] 如圖2所示，本實用新型實施例包括兩個主IGBT筆和冬、靜態(tài)均壓電阻足!和 4、電壓比較器^^、電壓互感器M x、輔助IGBT忌、輔助電容、放電電阻毛、二極管Dx (x=12)。靜態(tài)均壓電阻馬r及^串聯(lián)而成的電阻均壓支路以及串聯(lián)而成的電阻 均壓支路分別并聯(lián)在兩個主IGBT的集電極-發(fā)射極之間，兩端分別與電壓比較器REF X 的正輸入端、電壓互感器MJI邊一端連接，REF x輸出端接在電壓互感器原邊另一端，輔助 IGBT忌的柵極和集電極并聯(lián)在Mx的副邊，緩沖電容€^和二極管〇 !￡串聯(lián)在主IGBT的集電 極與輔助IGBT毛的集電極之間，il；并聯(lián)在緩沖電容<^兩端。
[0013] 電阻毛i和毛2作為靜態(tài)均壓電阻調(diào)節(jié)靜態(tài)的電壓均衡。電阻&作為電壓檢測電 阻，當無論何種原因引起某個主IGBT上的電壓超過主IGBT設定的承受電壓時，^上的電 壓將超過電壓比較器REFXS定的參考電壓，電壓比較器REF，輸出的高電平通過電壓互感器 使輔助IGBT ;導通，此時緩沖電容調(diào)節(jié)IGBT的電壓均衡，從而達到串聯(lián)主IGBT均壓的 目的。其中電壓互感器的作用包括如下幾個方面：使均壓電路不影響主IGBT的正常關斷電 壓的設定，另外還能起到隔離靜態(tài)均壓支路和毛柵極、發(fā)射極的作用。為了防止導通時緩 沖電容對導通時間的影響，增加了二極管取。毛的作用是為緩沖電容提供一個放電回 路，緩沖電容q的能量應在一個周期內(nèi)通過消耗，讓q為下一次參過電壓抑制做準備。 [0014] 電壓互感器吣12將電阻均壓支路與輔助IGBT隔離開，從而有效防止輔助IGBT對 電阻均壓支路采樣的干擾，提高采樣精度；電壓比較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定參考電壓，然后通過高電平輸出，對電壓互感器的精度要求較低。
【主權項】
1. 一種IGBT串聯(lián)換流閥均壓電路，包括至少兩個串聯(lián)的主IGBT，每個主IGBT與一個 電壓檢測電路連接；其特征在于，所述電壓檢測電路包括并聯(lián)在其中一個主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與電壓比較器正輸入端連接；所述電 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)射極與所述主IGBT的柵極連接；所述輔助IGBT集電極與緩沖支路連接；所述緩沖支 路通過所述電阻均壓支路另一端與所述主IGBT集電極連接；所述電壓比較器的負輸入端 輸入?yún)⒖茧妷骸?br>2. 根據(jù)權利要求1所述的IGBT串聯(lián)換流閥均壓電路，其特征在于，所述主IGBT數(shù)量為 兩個；第一個主IGBT的發(fā)射極與第二個主IGBT的集電極連接。
3. 根據(jù)權利要求2所述的IGBT串聯(lián)換流閥均壓電路，其特征在于，所述緩沖支路包括 緩沖電容；所述緩沖電容與二極管陰極連接，所述二極管陽極通過所述電阻均壓支路一端 與相應的主IGBT集電極連接；所述緩沖電容與放電電阻并聯(lián)。
【專利摘要】本實用新型公開了一種IGBT串聯(lián)換流閥均壓電路，包括至少兩個串聯(lián)的主IGBT，每個主IGBT與一個電壓檢測電路連接；所述電壓檢測電路包括并聯(lián)在其中一個主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與電壓比較器正輸入端連接；所述電壓比較器輸出端、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)射極與所述主IGBT的柵極連接；所述輔助IGBT集電極與緩沖支路連接；所述緩沖支路通過所述電阻均壓支路另一端與所述主IGBT集電極連接。本實用新型提高了電路采樣精度，縮短了電路響應時間，簡化了電路結(jié)構，提高了電路可靠性。
【IPC分類】H02M1-06
【公開號】CN204271893
【申請?zhí)枴緾N201420780883
【發(fā)明人】陳功, 謝躍飛, 顏彪, 劉啟根, 李智杰, 佘雙翔, 龍熹
【申請人】中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司
【公開日】2015年4月15日
【申請日】2014年12月12日