Igbt导通控制方法、装置和igbt关断控制方法、装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及IGBT导通控制方法、装置和IGBT关断控制方法、装置。
【背景技术】
[0002]IGBT是一种比较理想的全控型器件，在电力电子领域得到了广泛的应用。然而，在许多高压或者超高压场合中，由于单个器件的耐压等级较低，导致其使用受到限制，IGBT串联使用是一种较为有效的提高耐压的方法，因此研究IGBT串联均压技术具有十分重要的意义。
[0003]IGBT串联技术需要解决的一个核心问题是IGBT门极电压信号的控制问题。现有的常规控制方法只是在IGBT的门极加载一个正向电压以使IGBT导通，在IGBT的门极加载一个负向电压以使IGBT关断，这种方式对于单个IGBT的控制没有什么大的影响，但是对于控制多个串联的IGBT就会有一定的影响，它只能控制IGBT的导通或者关断，并不能根据具体情况调节导通或者关断信号，这样会导致各串联IGBT集-射极电压不一致的情况，对于整个串联线路的正常运行造成很大的影响，也易受到其他干扰。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供IGBT导通控制方法、装置和IGBT关断控制方法、装置，用以解决现有的IGBT导通和关断控制方式会导致各串联IGBT集-射极电压不一致的情况的问题。
[0005]为实现上述目的，本发明的方案包括一种IGBT导通控制方法，IGBT驱动控制信号上升沿为具有三个电压幅值、且电压幅值依次增大的阶梯波；所述三个电压幅值依次为:电压V1、电压V2和电压V3，其中，电压VI持续的时间为tl，电压V2持续的时间为t2，VI< V2 < V3。
[0006]通过采集IGBT门极电压V#的电压，在IGBT门极电压V @的电压上升过程中，产生V2，IGBT门极电压Vge的电压上升时，IGBT集-射极电压V M下降，在IGBT集-射极电压V ce下降过程中，产生V3。
[0007]所述VI为5V，所述V2为10V，所述V3为15V。
[0008]—种上述的IGBT导通控制方法的IGBT导通控制装置，包括第一阶段控制模块、第二阶段控制模块和IGBT控制信号产生模块，所述第一阶段控制模块包括第一比较器和第二比较器，所述第二阶段控制模块包括第三比较器和第四比较器；所述第一比较器的两个输入端分别输入IGBT门极电压V#和动作点电压，所述第一比较器用于在所述IGBT门极电压\^1升到所述动作点电压时，输出为第二比较器的其中一个输入端连接的第一模拟电路充电，并产生第一模拟电压，当所述第一模拟电压小于第二比较器的的另一个输入端输入的第一参考电压时，第二比较器输出高电平，IGBT控制信号产生模块产生的驱动控制信号改变为V2 ;
[0009]所述第三比较器的两个输入端分别输入IGBT集-射极电压V。#动作点电压，所述第三比较器用于在所述IGBT集-射极电压V;f降到所述动作点电压时，输出为第四比较器的其中一个输入端连接的第二模拟电路充电，并产生第二模拟电压，所述第二模拟电压与第二参考电压分别输入到第四比较器的两个输入端中，并进行比较，在设定时刻第四比较器输出高电平，IGBT控制信号产生模块产生的驱动控制信号改变为V3。
[0010]所述IGBT门极电压与所述第一比较器其中一个输入端之间的输入线路上串接有二极管D25和电阻R60，所述第一比较器其中一个输入端与地之间串接有电阻R68，电阻R68与稳压管D26并联；所述动作点电压为+5V，所述动作点电压与所述第一比较器的另一个输入端之间的输入线路上串接有电阻R85，所述动作点电压与地之间串接有电容C65，所述第一比较器的另一个输入端与地之间串接有电阻R83 ;所述第一模拟电路为:所述第一比较器的输出端与所述第二比较器的其中一个输入端之间串接有变阻器R58，所述第二比较器的其中一个输入端与地之间串接有电阻R59和R63，所述R59和R63之间的连接点与地之间串接有电容C59 ;所述第二比较器的另一个输入端与所述第一参考电压之间串接有电阻R89，所述第二比较器的另一个输入端与地之间串接有电容C62，电容C62与由电阻R80与变阻器R84构成的串联支路并联；
[0011]所述IGBT集-射极电压与所述第三比较器的其中一个输入端之间的输入线路上串接有R65、R64、R66、R67、R71、R70、R72、R73，所述第三比较器的其中一个输入端与地之间串接有R81，电阻R81与稳压管D39并联；所述动作点电压与所述第三比较器的另一个输入端之间串接有电阻R92，所述动作点电压与地之间串接有电容C66，所述第三比较器的另一个输入端与地之间串接有电阻R91 ;所述第二模拟电路为:所述第三比较器的输出端与所述第四比较器的其中一个输入端之间串设有变阻器R61，所述第四比较器的其中一个输入端与地之间串设有电阻R79和电阻R69，电阻R79和电阻R69之间的连接点与地之间串设有电容C60 ;所述第二参考电压与所述第四比较器的另一个输入端之间串设有电阻R94，所述第四比较器的另一个输入端与地之间串设有电容C64，电容C64与由电阻R87与变阻器R93构成的串联支路并联。
[0012]—种IGBT关断控制方法，IGBT关断控制信号下降沿为具有三个负向电压幅值、且负向电压幅值的绝对值依次增大的阶梯波；所述三个负向电压幅值依次为:负向电压V1、负向电压V2和负向电压V3，其中，负向电压V1持续的时间为13，电压V2持续的时间为t4，
VI < V2 < V3| ο
[0013]通过采集IGBT门极电压Vge的电压，在IGBT门极电压Vge的电压下降过程中，产生V2，IGBT门极电压Vge的电压下降时，IGBT集-射极电压V。e上升，在IGBT集-射极电压V ce上升过程中，产生V3。
[0014]所述负向电压VI为-5V，所述负向电压V2为-10V，所述负向电压V3为-15V。
[0015]—种上述的IGBT关断控制方法的IGBT关断控制装置，包括第一阶段控制模块、第二阶段控制模块和IGBT控制信号产生模块，所述第一阶段控制模块包括第一比较器和第二比较器，所述第二阶段控制模块包括第三比较器和第四比较器；
[0016]所述第一比较器的两个输入端分别输入IGBT门极电压V#和动作点电压，所述第一比较器用于在所述IGBT门极电压V#下降到所述动作点电压时，输出为第二比较器的其中一个输入端连接的第一模拟电路放电，并产生第一模拟电压，当所述第一模拟电压大于第二比较器的的另一个输入端输入的第一参考电压时，第二比较器输出高电平，IGBT控制信号产生模块产生的关断控制信号改变为V2 ;
[0017]所述第三比较器的两个输入端分别输入IGBT集-射极电压UP动作点电压，所述第三比较器用于在所述IGBT集-射极电压V。^:升到所述动作点电压时，输出为第四比较器的其中一个输入端连接的第二模拟电路放电，并产生第二模拟电压，所述第二模拟电压与第二参考电压分别输入到第四比较器的两个输入端中，并进行比较，在设定时刻第四比较器输出高电平，IGBT控制信号产生模块产生的关断控制信号改变为V3。
[0018]所述IGBT门极电压与所述第一比较器其中一个输入端之间的输入线路上串接有二极管D48和电阻R100，所述第一比较器其中一个输入端与地之间串接有电阻R110，电阻R110与稳压管D49并联；所述动作点电压为+5V，所述动作点电压与所述第一比较器的另一个输入端之间的输入线路上串接有电阻R119，所述动作点电压与地之间串接有电容C74，所述第一比较器的另一个输入端与地之间串接有电阻R117 ;所述第一模拟电路为:所述第一比较器的输出端与所述第二比较器的其中一个输入端之间串接有变阻器R95，所述第二比较器的其中一个输入端与地之间串接有电阻R99和电阻R106，电阻R99和电阻R106之间的连接点与地之间串接有电容C68 ;所述第二比较器的另一个输入端与所述第一参考电压之间串接有电阻R124，所述第二比较器的另一个输入端与地之间串接有电容C72，电容C72与由电阻R113与变阻器R120构成的串联支路并联；
[0019]所述IGBT集-射极电压与所述第三比较器的其中一个输入端之间的输入线路上串接有R98、R97、R101、R102、R105、R104、R107、R108，所述第三比较器的其中一个输入端与地之间串接有电阻R111，电阻R111与稳压管D50并联；所述动作点电压与所述第三比较器的另一个输入端之间串接有电阻R122，所述动作点电压与地之间串接有电容C75，所述第三比较器的另一个输入端与地之间串接有电阻R121 ;所述第二模拟电路为:所述第三比较器的输出端与所述第四比较器的其中一个输入端之间串设有变阻器R96，所述第四比较器的其中一个输入端与地之间串设有电阻R103和电阻R109，电阻R103和电阻R109之间的连接点与地之间串设有电容C69 ;所述第二参考电压与所述第四比较器的另一个输入端之间串设有电阻R125，所述第四比较器的另一个输入端与地之间串设有电容C73，电容C73与由电阻R115与变阻器R123构成的串联支路并联。
[0020]本发明提供一种IGBT导通和关断控制方法以及控制装置，在控制IGBT导通时，首先给IGBT —个电压为VI的驱动控制信号，经过tl时间后，该驱动控制信号的电压改变为V2，经过t2时间后，该驱动控制信号的电压改变为V3 ;其中，VI < V2 < V3，也就是说，控制导通的控制信号为一个阶梯波；同理，控制IGBT关断的控制信号也是一个阶梯波。通过该导通和关断控制方法，可以在IGBT导通和关断过程中控制各串联IGBT门极电压信号，并且根据每个IGBT的集-射极电压调整相应的门极驱动电压输出，最终达到各串联IGBT集-射极电压一致的目的。该方法采用模拟电路实现门极电压的输出波形控制和集-射极电