I型npc igbt三電平電路的驅(qū)動控制方法和電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種I型NPC IGBT三電平電路的驅(qū)動控制方法和電路。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)提到為全球能源供應(yīng)創(chuàng)造一個新基礎(chǔ)時，可再生能源的使用是其中的一個關(guān)鍵問題。而其中太陽能逆變器擔(dān)負著巨大的技術(shù)優(yōu)化潛力。目前，光伏系統(tǒng)擔(dān)負著提高太陽能電池板及整體系統(tǒng)設(shè)計效率的最大潛力。
[0003]與傳統(tǒng)的常用于光伏逆變器的兩電平拓撲結(jié)構(gòu)相比，相同開關(guān)頻率下三電平效率優(yōu)于兩電平，且隨著開關(guān)頻率提高，開關(guān)損耗降低顯著，由此可見三電平在高開關(guān)頻率，大功率有明顯優(yōu)勢。
[0004]NPC拓撲(中性點鉗位)中的三電平包括4個串聯(lián)的帶相應(yīng)續(xù)流二極管的IGBT，以及用于連接分離直流環(huán)節(jié)電路的2個鉗位二極管。兩電平逆變器有一個兩狀態(tài)輸出級，而三電平逆變器可以有三個狀態(tài)。不同于兩電平設(shè)計中的IGBT必須切換整個直流環(huán)節(jié)電壓，三電平架構(gòu)中，IGBT上只需切換一半的直流環(huán)節(jié)電壓。在三電平中，存在著不同的換流路徑。短的換流路徑位于鉗位二極管和連接直流環(huán)節(jié)電路的IGBT之間，而長的換流路徑則通過三個串聯(lián)的IGBT和鉗位二極管。為了做到這一點，需要短的電流路徑和對稱的內(nèi)部模塊布局。這是產(chǎn)生低的開關(guān)過電壓和使用高直流環(huán)節(jié)電壓以實現(xiàn)高效率因子的唯一途徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供I型NPC IGBT三電平電路的驅(qū)動控制方法和電路，用以解決實現(xiàn)可靠驅(qū)動控制。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括:
[0007]I型NPC IGBT三電平電路的驅(qū)動控制方法，對于一個橋臂中的內(nèi)管和外管，開通時，內(nèi)管先于外管；關(guān)斷時，內(nèi)管晚于外管。
[0008]上升沿時，內(nèi)管脈沖上升沿加快；下降沿時，內(nèi)管驅(qū)動脈沖下降沿變慢。
[0009]包括PWM驅(qū)動電路，PWM驅(qū)動電路輸出端設(shè)有死區(qū)產(chǎn)生電路，該死區(qū)產(chǎn)生電路為RCD電路。
[0010]PWM驅(qū)動信號通過串聯(lián)的電阻R與電容C接地，二極管D與電阻R并聯(lián)，二極管D陽極連接電容C，二極管D陽極連接或門的一個輸入端，該或門的另一個輸入端連接使能信號，該或門的輸出為死區(qū)產(chǎn)生電路的輸出PWM1。該PWM1信號去驅(qū)動IGBT的1管、2管、3
管、4管。
[0011]電路設(shè)計簡單精巧，保證了 NPC IGBT I字型工作的可靠性。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、成本低、并能提高整個系統(tǒng)的工作性能、安全性和可靠性。
【附圖說明】
[0012]圖1是I型NPC IGBT三電平電路示意圖(一對橋臂);
[0013]圖2是死區(qū)產(chǎn)生電路原理圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細的說明。
[0015]驅(qū)動控制方法實施例
[0016]如圖1所示的I型NPC IGBT三電平電路，1、4管為外管，2、3管為內(nèi)管。傳統(tǒng)的三電平驅(qū)動時序控制，是按照IGBT管的上下順序，遵循1管-2管-3管-4管。如果NPC的3管開通和關(guān)斷時間均遲于4管，對于關(guān)斷過程先關(guān)4管后關(guān)3管，4管關(guān)后3管還未關(guān)斷電流從輸出流向N點，4管承壓為Udc/2。但開通時先開4管管后開3管，3管還未開通時下橋臂無電流通路，使得輸出電壓為+Udc/2，這時4管已開，3管依然會出現(xiàn)承壓Udc。如果3管先開4管后開，3管開通后電壓為N，4管承壓為Udc/2，4管開后電流由輸出流向負極，無過壓應(yīng)力出現(xiàn)。所以需要使3管對4管先開后關(guān)，才能避免內(nèi)管承受全壓情況。因此，該系統(tǒng)必須要求內(nèi)管(圖中所示的2、3管)先開通后關(guān)斷。即內(nèi)管先開通后關(guān)斷，外觀后開通先關(guān)斷。
[0017]由上述原因可知，必須在電路中增加死區(qū)時間。具體的電路實施例如下:
[0018]參見圖2，該圖為驅(qū)動電路(部分)硬件增加死區(qū)時間的示意圖。該硬件死區(qū)電路主要為死區(qū)RCD電路，上升沿時通過R對C充電，構(gòu)成RC充電回路，下降沿時通過D對C放電，構(gòu)成CD放電回路。要使2，3管驅(qū)動脈沖上升沿更快而不改變下降時間，減小內(nèi)管驅(qū)動時序調(diào)整電路中的R可以實現(xiàn)，要使2，3管驅(qū)動脈沖下降沿更慢，增大內(nèi)管驅(qū)動時序調(diào)整電路中的C。(RCD電路中要實現(xiàn)內(nèi)管相對外管先開后關(guān)，必須使用較高精度器件)。
[0019]以上給出了本發(fā)明涉及兩個主題的具體的實施方式，但本發(fā)明不局限于所描述的實施方式。在本發(fā)明給出的思路下，采用對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言容易想到的方式對上述實施例中的技術(shù)手段進行變換、替換、修改，并且起到的作用與本發(fā)明中的相應(yīng)技術(shù)手段基本相同、實現(xiàn)的發(fā)明目的也基本相同，這樣形成的技術(shù)方案是對上述實施例進行微調(diào)形成的，這種技術(shù)方案仍落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.1型NPC IGBT三電平電路的驅(qū)動控制方法，其特征在于，對于一個橋臂中的內(nèi)管和外管，開通時，內(nèi)管先于外管；關(guān)斷時，內(nèi)管晚于外管。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的I型NPCIGBT三電平電路的驅(qū)動控制方法，其特征在于，上升沿時，內(nèi)管脈沖上升沿加快；下降沿時，內(nèi)管驅(qū)動脈沖下降沿變慢。3.1型NPC IGBT三電平電路的驅(qū)動控制電路，其特征在于，包括PWM驅(qū)動電路，PWM驅(qū)動電路輸出端設(shè)有死區(qū)產(chǎn)生電路，該死區(qū)產(chǎn)生電路為RCD電路。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的I型NPCIGBT三電平電路的驅(qū)動控制電路，其特征在于，PWM驅(qū)動信號通過串聯(lián)的電阻R與電容C接地，二極管D與電阻R并聯(lián)，二極管D陽極連接電容C，二極管D陽極連接或門的一個輸入端，該或門的另一個輸入端連接使能信號，該或門的輸出為死區(qū)產(chǎn)生電路的輸出PWM1 ;該PWM1信號用于驅(qū)動IGBT的1管、2管、3管、4管。
【專利摘要】本發(fā)明涉及I型NPC？IGBT三電平電路的驅(qū)動控制方法和電路，方法為：對于一個橋臂中的內(nèi)管和外管，開通時，內(nèi)管先于外管；關(guān)斷時，內(nèi)管晚于外管。其電路為RCD的死區(qū)產(chǎn)生電路。電路設(shè)計簡單精巧，保證了NPC？IGBT？I字型工作的可靠性。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、成本低、并能提高整個系統(tǒng)的工作性能、安全性和可靠性。
【IPC分類】H02M7/487
【公開號】CN105375802
【申請?zhí)枴緾N201510830986
【發(fā)明人】徐關(guān)澄, 孟向軍, 牛化鵬, 王林, 張海龍
【申請人】許繼電氣股份有限公司, 西安許繼電力電子技術(shù)有限公司, 國家電網(wǎng)公司
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年11月25日