一种高压直流断路器的igbt驱动方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电力电子器件，具体涉及一种高压直流断路器的IGBT驱动方法。
【背景技术】
[0002]随着基于电压源换流器(VSC)的多端柔性直流和直流电网技术的应用，快速直流断路器成为保证系统稳定安全可靠运行的关键设备之一。直流电流不存在自然过零点，因此直流电流的开断远比交流电流的开断困难。
[0003]开断直流断路器有三种方式，一种是在常规交流机械断路器的基础上，增加辅助电路，在开断弧间隙的直流电流上迭加增幅的振荡电流，电流过零时开断电路，这种原理制造的机械式断路器，在分断时间上无法满足多端柔性直流输电系统的要求；第二种是利用大功率可关断电力电子器件直接分断直流电流，这种原理制造的固态断路器，在时间上虽然可以满足多端柔性直流系统的要求，但在正常导通时损耗大，经济性差；第三种是采用机械开关和电力电子器件混合方式的正常运行时由机械开关通流，故障时将主支路的电流转移至并联连接的电力电子器件支路中，然后由电力电子器件分断电流。
[0004]ABB的CN102687221A号专利中介绍的断路器就属于这类方式。智能电网研宄院提出的基于H桥模块级联的断路器拓扑，也属于这类方式。基于IGBT的断路器需要IGBT在直流母线过流故障时刻承受了超过IGBT的额定电流，运行区间超越了 IGBT的安全工作区。如图1所示，断路器电路拓扑由三条支路并联组成:主回路是由至少一个电感，至少I个H桥模块与至少一个机械开关组成，中间支路为避雷器；转移支路上的全控器件模块由全控器件组成的H桥模块与电感串联构成。正常运行时，直流电网电流从主回路流通，当出现过流故障或收到分断指令时，电流会转移至转移支路并维持数毫秒。由此可见，转移支路的器件可能会耐受很大的故障电流，IGBT面临经受关断几千安到十几千安故障电流的考验
[0005]因此，需要提供一种针对H桥级联式的高压直流断路器来满足IGBT的要求的IGBT驱动装置。
【发明内容】
[0006]针对现有技术的不足，本发明提供一种高压直流断路器的IGBT驱动方法，其特征在于，所述IGBT驱动方法包括选择IGBT的门极电压、设置IGBT电流的预警与保护和选择IGBT的关断方式。
[0007]优选地，所述IGBT门极电压的选择为提高的IGBT的门极电压，将门极电压的值调节在15V至20V之间。
[0008]优选地，所述设置IGBT电流的预警与保护为将所述IGBT的电流预警与保护值分为N段，N为大于O的整数。
[0009]优选地，所述IGBT的电流预警与保护值分为2段:第一段阈值和第二段阈值，所述第一段阈值小于所述第二段阈值。
[0010]优选地，所述IGBT的电流预警与保护值分为N段后，出现故障时，最后一段阈值主动关断器件，之前的几段阈值仅告警。
[0011]优选地，当IGBT的电流达到所述第一段阈值时，IGBT驱动发出预警，但不主动关断IGBT，高压直流断路器的控制保护系统根据预警采取保护措施。
[0012]优选地，当IGBT的电流到达所述第二保护阈值时，IGBT驱动主动关断器件，同时将故障信息反馈给模块控制器。
[0013]优选地，所述第二段阈值小于IGBT的退饱和电流。
[0014]优选地，所述IGBT的关断方式设计为软关断。
[0015]优选地，所述IGBT驱动设计包括IGBT过压保护的设计。
[0016]优选地，所述IGBT过压保护的过电压保护阈值为断路器动作时所述IGBT的最大电压与额定电压之间。
[0017]和最接近的现有技术比，本发明的有益效果为:
[0018]1、本发明提供的方法采用提高驱动门极电压方法，增大了 IGBT的退饱和，并推迟了由于故障电流上升进入退饱区的时间，提升了 IGBT的短时通流能力，进而提升了断路器的分断能力。
[0019]2、驱动门极电压的设定可以在不损坏器件门极的前提下，提升断路器的分断能力。
[0020]3、设定多段电流保护和告警，可以对让控制保护器根据断路器的过流程度，做出处理。
[0021]4、断路器采用软关断的方式，降低了关断时造成的反向电动势，从而可以提升了器件的电压利用率，降低了器件过压损坏风险。
[0022]5、整个驱动设计控制简单、应用灵活、动作迅速、设备成本低且易于扩展至拓扑和电压等级的基于IGBT的高压直流断路器。
【附图说明】
[0023]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0024]图1为本发明高压直流断路器的IGBT驱动方法所针对的拓扑；
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0026]为了彻底了解本发明实施例，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明实施例的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
[0027]图1为本发明高压直流断路器的IGBT驱动方法所针对的拓扑。图中断路器电路拓扑由三条支路并联组成:主回路是由电感L、接线开工和I个H桥模块串联组成，中间支路为避雷器；转移支路由电感LI和由全控器件组成的H桥模块串联构成。H桥模块由两个带有反并联二极管的开关管串联后与电容C并联，再与两个带有反并联二极管的开关管串联的支路并联组成。正常运行时，直流电网电流从主回路流通，当出现过流故障或收到分断指令时，电流会转移至转移支路并维持若干毫秒.
[0028]针对图1中的高压直流断路器的IGBT驱动，选择IGBT的门极电压、设置IGBT电流的预警与保护和选择IGBT的关断方式。
[0029]根据IGBT的通流特性，提高IGBT相应的门极电压，确保在