一種串聯(lián)igbt均壓電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種串聯(lián)IGBT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(lái)越廣泛，但由于IGBT的開(kāi) 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(guò)RCD緩沖 電路來(lái)抑制IGBT集電極發(fā)射極關(guān)斷過(guò)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(chǎng)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(lái)抑制過(guò) 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(guò)電容對(duì)電壓的抑制作 用來(lái)減小過(guò)電壓尖峰的出現(xiàn)。當(dāng)IGBT串聯(lián)閥開(kāi)始關(guān)斷，IGBT的集電極-發(fā)射極開(kāi)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(kāi)始充電來(lái)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(guò)電阻釋放。
[0003] RCD緩沖電路特點(diǎn)是電路簡(jiǎn)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(zhǎng)，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(guò)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(zhǎng)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(guò)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(lái)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(zhǎng)，關(guān)斷損耗較大。
[0004] 現(xiàn)有的解決上述問(wèn)題的串聯(lián)IGBT均壓電路見(jiàn)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(guò)電 壓時(shí)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)電壓均衡；輔助IGBT閥值容易浮動(dòng)，導(dǎo)致電路采樣精度和靈活度低，不便于 批量生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種構(gòu)串聯(lián)IGBT 均壓電路，簡(jiǎn)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，解決現(xiàn)有電路輔助 IGBT閥值容易浮動(dòng)的問(wèn)題，提高電路采樣精度和靈活度。
[0006] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：一種串聯(lián)IGBT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)電壓比較器的正輸入端連接，每個(gè)電壓比較器與一個(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；所述電壓比較器的負(fù)輸入端輸 入?yún)⒖茧妷骸?br>[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)電路分別與第一電壓比較器的正輸入端、第二電壓比較器的正輸入端連接；所述第一電 壓比較器的輸出端、第二電壓比較器的輸出端與第一輔助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(yáng)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(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便，且整個(gè)電路中只有一個(gè)輔助緩沖支路，大大簡(jiǎn)化 了電路結(jié)構(gòu)，并能很好地實(shí)現(xiàn)電路的電壓均衡，降低了電路損耗。
[0009] 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電壓比較器的正輸入端連接。
[0010] 所述主IGBT和所述電壓檢測(cè)電路之間接有RCD緩沖支路，且所述RCD緩沖支路與 所述電壓檢測(cè)電路并聯(lián)。
[0011] 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。
[0012] 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(jiǎn)單，只包含 一個(gè)輔助緩沖支路，共用一個(gè)緩沖電容，簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)，當(dāng)多個(gè)串聯(lián)IGBT上出現(xiàn)電壓不 均衡時(shí)，共用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；多個(gè)串聯(lián)IGBT僅共用一個(gè)緩沖電容，當(dāng)多個(gè)IGBT上出現(xiàn)過(guò)電壓時(shí)，能強(qiáng)行 調(diào)節(jié)電壓均衡；電壓比較器對(duì)過(guò)電壓采樣信號(hào)進(jìn)行比較處理，能避免輔助IGBT閥值浮動(dòng)， 從而可以提高電路采樣精度和靈活性，更利于批量生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1為現(xiàn)有的IGBT緩沖電路原理圖；
[0014] 圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例一電路原理圖；
[0015] 圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例二電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 如圖2所示，本實(shí)用新型實(shí)施例一包括第一主IGBT晃和第二主IGBT Z2,第一主 IGBT舄和第二主IGBT冬串聯(lián)，第一主IGBT舄和第二主IGBT冬的集電極和發(fā)射極之 間分別并聯(lián)有由、為3 "^^^串聯(lián)而成的均壓支路；第一電壓跟隨器奶的正輸入端 并聯(lián)接入iin、之間，第二電壓跟隨器零k的正輸入端并聯(lián)接入之間；qPk、％的 輸出端分別與第一電壓比較器正輸入端、第二電壓比較器正輸入端連接，第一 電壓比較器輸出端、第二電壓比較器輸出端分別與第一輔助IGBT *2^、第二輔 助IGBT 的柵極連接；第一輔助IGBT 發(fā)射極、第二輔助IGBT ?^發(fā)射極分別與第 一主IGBT發(fā)射極、第二主IGBT發(fā)射極連接；第一輔助IGBT &、第二輔助IGBT 的集 電極均與緩沖電容一端連接；緩沖電容G另一端并聯(lián)接入二極管爲(wèi)2、?〇?陰極之間，二 極管科2、巧2陽(yáng)極分別與第一主IGBT為和第二主IGBT忑的集電極連接；緩沖電容G與 放電電阻Rci并聯(lián)；第一電壓比較器負(fù)輸入端、第二電壓比較器負(fù)輸入端輸入閥 值電壓(參考電壓)。
[0017] 若串聯(lián)的主IGBT均壓效果比較理想，主IGBT集電極-發(fā)射極出現(xiàn)的過(guò)電壓比較 小時(shí)，MPR x2 (j：=12)作為靜態(tài)均壓電阻，為x和檢測(cè)的電壓低于ZFx的閥值電壓，從 而^的柵極-發(fā)射極電壓將低于閥值電壓，因此輔助緩沖支路不起作用。正常情況下IGBT 換流閥器件柵極信號(hào)同步較為理想因而IGBT電壓不均衡較小，只需要較小的電容即可滿 足IGBT串聯(lián)閥的電壓不均衡抑制要求，因此該實(shí)用新型能有效地減小正常工作狀態(tài)下的 關(guān)斷時(shí)間，從而減小了關(guān)斷損耗。若IGBT均壓效果不是很理想，即某個(gè)主IGBT上出現(xiàn)較大 的電壓時(shí)(此時(shí)另一個(gè)主IGBT上分壓較小)，木^和！&上的分壓超過(guò)^的閥值電壓，從而 使