一種高壓直流斷路器的igbt驅動方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電力電子器件，具體涉及一種高壓直流斷路器的IGBT驅動方法。
【背景技術】
[0002]隨著基于電壓源換流器(VSC)的多端柔性直流和直流電網技術的應用，快速直流斷路器成為保證系統(tǒng)穩(wěn)定安全可靠運行的關鍵設備之一。直流電流不存在自然過零點，因此直流電流的開斷遠比交流電流的開斷困難。
[0003]開斷直流斷路器有三種方式，一種是在常規(guī)交流機械斷路器的基礎上，增加輔助電路，在開斷弧間隙的直流電流上迭加增幅的振蕩電流，電流過零時開斷電路，這種原理制造的機械式斷路器，在分斷時間上無法滿足多端柔性直流輸電系統(tǒng)的要求；第二種是利用大功率可關斷電力電子器件直接分斷直流電流，這種原理制造的固態(tài)斷路器，在時間上雖然可以滿足多端柔性直流系統(tǒng)的要求，但在正常導通時損耗大，經濟性差；第三種是采用機械開關和電力電子器件混合方式的正常運行時由機械開關通流，故障時將主支路的電流轉移至并聯(lián)連接的電力電子器件支路中，然后由電力電子器件分斷電流。
[0004]ABB的CN102687221A號專利中介紹的斷路器就屬于這類方式。智能電網研宄院提出的基于H橋模塊級聯(lián)的斷路器拓撲，也屬于這類方式?；贗GBT的斷路器需要IGBT在直流母線過流故障時刻承受了超過IGBT的額定電流，運行區(qū)間超越了 IGBT的安全工作區(qū)。如圖1所示，斷路器電路拓撲由三條支路并聯(lián)組成:主回路是由至少一個電感，至少I個H橋模塊與至少一個機械開關組成，中間支路為避雷器；轉移支路上的全控器件模塊由全控器件組成的H橋模塊與電感串聯(lián)構成。正常運行時，直流電網電流從主回路流通，當出現(xiàn)過流故障或收到分斷指令時，電流會轉移至轉移支路并維持數(shù)毫秒。由此可見，轉移支路的器件可能會耐受很大的故障電流，IGBT面臨經受關斷幾千安到十幾千安故障電流的考驗
[0005]因此，需要提供一種針對H橋級聯(lián)式的高壓直流斷路器來滿足IGBT的要求的IGBT驅動裝置。

【發(fā)明內容】

[0006]針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種高壓直流斷路器的IGBT驅動方法，其特征在于，所述IGBT驅動方法包括選擇IGBT的門極電壓、設置IGBT電流的預警與保護和選擇IGBT的關斷方式。
[0007]優(yōu)選地，所述IGBT門極電壓的選擇為提高的IGBT的門極電壓，將門極電壓的值調節(jié)在15V至20V之間。
[0008]優(yōu)選地，所述設置IGBT電流的預警與保護為將所述IGBT的電流預警與保護值分為N段，N為大于O的整數(shù)。
[0009]優(yōu)選地，所述IGBT的電流預警與保護值分為2段:第一段閾值和第二段閾值，所述第一段閾值小于所述第二段閾值。
[0010]優(yōu)選地，所述IGBT的電流預警與保護值分為N段后，出現(xiàn)故障時，最后一段閾值主動關斷器件，之前的幾段閾值僅告警。
[0011]優(yōu)選地，當IGBT的電流達到所述第一段閾值時，IGBT驅動發(fā)出預警，但不主動關斷IGBT，高壓直流斷路器的控制保護系統(tǒng)根據(jù)預警采取保護措施。
[0012]優(yōu)選地，當IGBT的電流到達所述第二保護閾值時，IGBT驅動主動關斷器件，同時將故障信息反饋給模塊控制器。
[0013]優(yōu)選地，所述第二段閾值小于IGBT的退飽和電流。
[0014]優(yōu)選地，所述IGBT的關斷方式設計為軟關斷。
[0015]優(yōu)選地，所述IGBT驅動設計包括IGBT過壓保護的設計。
[0016]優(yōu)選地，所述IGBT過壓保護的過電壓保護閾值為斷路器動作時所述IGBT的最大電壓與額定電壓之間。
[0017]和最接近的現(xiàn)有技術比，本發(fā)明的有益效果為:
[0018]1、本發(fā)明提供的方法采用提高驅動門極電壓方法，增大了 IGBT的退飽和，并推遲了由于故障電流上升進入退飽區(qū)的時間，提升了 IGBT的短時通流能力，進而提升了斷路器的分斷能力。
[0019]2、驅動門極電壓的設定可以在不損壞器件門極的前提下，提升斷路器的分斷能力。
[0020]3、設定多段電流保護和告警，可以對讓控制保護器根據(jù)斷路器的過流程度，做出處理。
[0021]4、斷路器采用軟關斷的方式，降低了關斷時造成的反向電動勢，從而可以提升了器件的電壓利用率，降低了器件過壓損壞風險。
[0022]5、整個驅動設計控制簡單、應用靈活、動作迅速、設備成本低且易于擴展至拓撲和電壓等級的基于IGBT的高壓直流斷路器。
【附圖說明】
[0023]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0024]圖1為本發(fā)明高壓直流斷路器的IGBT驅動方法所針對的拓撲；
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0026]為了徹底了解本發(fā)明實施例，將在下列的描述中提出詳細的結構。顯然，本發(fā)明實施例的施行并不限定于本領域的技術人員所熟習的特殊細節(jié)。本發(fā)明的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本發(fā)明還可以具有其他實施方式。
[0027]圖1為本發(fā)明高壓直流斷路器的IGBT驅動方法所針對的拓撲。圖中斷路器電路拓撲由三條支路并聯(lián)組成:主回路是由電感L、接線開工和I個H橋模塊串聯(lián)組成，中間支路為避雷器；轉移支路由電感LI和由全控器件組成的H橋模塊串聯(lián)構成。H橋模塊由兩個帶有反并聯(lián)二極管的開關管串聯(lián)后與電容C并聯(lián)，再與兩個帶有反并聯(lián)二極管的開關管串聯(lián)的支路并聯(lián)組成。正常運行時，直流電網電流從主回路流通，當出現(xiàn)過流故障或收到分斷指令時，電流會轉移至轉移支路并維持若干毫秒.
[0028]針對圖1中的高壓直流斷路器的IGBT驅動，選擇IGBT的門極電壓、設置IGBT電流的預警與保護和選擇IGBT的關斷方式。
[0029]根據(jù)IGBT的通流特性，提高IGBT相應的門極電壓，確保在