一种高压固态开关的高压回路主动均压电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及高压开关领域，具体是一种高压固态开关的高压回路主动均压电路。
【背景技术】
[0002]在大功率高电压的场合下，单个IGBT作为高压固态开关难以达到要求。将耐压等级低的几十个IGBT进行串联能有效解决单个IGBT耐压等级低的缺陷，且成本较低，受到了广泛的关注。保证串入的每个IGBT漏源极电压任何时刻均低于单个IGBT的额定电压是实现IGBT串联的基本要求。因此一个合适的动态均压电路对实现IGBT串联至关重要。
[0003]目前研究人员采用多种IGBT串联的辅助电路和信号控制补偿电路以改善IGBT串联的动态分压。主要有:无源缓冲电路、谐振缓冲电路、门极电压控制、门极电流控制、门极电压或电流钳位控制和门极驱动信号延时调整。上述方法可归纳为直接主动控制和间接被动控制2类。前者主要通过构成一个与门极驱动信号反馈的闭环控制，能有效实现动态均压，但是控制复杂，成本高，经济适应性较低。后者主要在IGBT外围引入RCD缓冲电路或门极电阻，实现IGBT间接动态均压或对IGBT漏源极过压抑制，这种被动间接控制结构简单、成本低，但是均压可靠性灵活性等不及前者。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种高压固态开关的高压回路主动均压电路，以解决上述【背景技术】中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0006]—种高压固态开关的高压回路主动均压电路，包括电容Cp电容C2、电阻Rp电阻R2、电阻私和二极管D i，所述电阻R1与电阻R2串联；所述电容C i和电容C 2串联，电容C占电阻R1并联，电容C2与电阻R2并联，所述电阻R3为限流电阻，所述电阻R1和电阻R2串联连接IGBT的漏极和源极，所述电阻R1和电阻R2并联连接二极管D i的阳极，所述电容C i和电容C2并联连接二极管01的阳极，所述二极管D1的阴极串联连接电阻R3，所述电阻R3的另一端连接IGBT的栅极，所述IGBT的栅极连接驱动电路。
[0007]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:本实用新型改变以往IGBT串联均压电路控制复杂、成本高、功耗较高的缺点，通过采用新的均压电路拓扑结构，使得IGBT串联运行过电压的增长的速度减慢，有利于IGBT串联运行。由于引入了反馈通道，开关的响应加快，可以有效抑制IGBT串联的过电压。
【附图说明】
[0008]图1为本实用新型一种高压固态开关的高压回路主动均压电路的结构示意图。
[0009]图2为N个IGBT及主动均压电路串联结构示意图。
【具体实施方式】
[0010]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0011]请参阅图1?2，本实用新型实施例中，一种高压固态开关的高压回路主动均压电路，包括电容Cp电容C2、电阻Rp电阻R2、电阻私和二极管D i，所述电阻R1与电阻R2串联；所述电容CjP电容C 2串联，电容C:与电阻R:并联，电容C 2与电阻R 2并联，所述电阻R 3为限流电阻，所述电阻R1和电阻1?2串联连接IGBT的漏极和源极，所述电阻R i和电阻R2并联连接二极管阳极，所述电容C i和电容C 2并联连接二极管D ^勺阳极，所述二极管D ^勺阴极串联连接电阻R3，所述电阻R3的另一端连接IGBT的栅极，所述IGBT的栅极连接驱动电路。
[0012]本实用新型的工作原理是:当IGBT不开通时，对IGBT进行静态均压。IGBT静态电压绝大部分的电压集中在R1两端。
[0013](2)当IGBT完全开通时，C1相对于C2是个直流源。C i通过IGBT对C 2充电，将C 2极性充反。C1的电量基本保持不变，电压1]?基本保持不变，Ue2=-u?。IGBT的栅极为高电位，二极管D1反向截止，将驱动信号与反馈通道隔离。
[0014](3)当IGBT开始关断时，通过IGBT的电流逐渐减小到0，电路通过(；向C2充电，
Uc2从-U α逐渐增加为正极性。此时U IGBT= U C1+UC20
[0015](4)当IGBT由于某种原因关断时，IGBT漏源极两端产生过电压，主电路对CjP C 2充电。Ua不变，而Ue2为正且上升很快。关断时IGBT栅极的电位为低，D1导通，给IGBT栅极一个正的触发信号，IGBT开通，其两端的过压消失，Ue2回到IGBT静态分压时的电位。
[0016](5)当IGBT没有完全开通时，由于某种原因，在IGBT两端产生过电压，同样电容C2上极板的电位会上升很快，将二极管D1导通，产生正的电压信号，加速IGBT的开通，可有效抑制IGBT漏源极两端的过电压。
[0017]对两个IGBT同时给开通触发信号，由于杂散电感、电容的存在或IGBT自身动态特性存在差异等原因使得两个IGBT未同时开通，假设IGBTl先于IGBT2收到触发信号，延迟时间为T。在IGBTl收到触发信号并开通而IGBT2未开通这段时间，IGBTl漏源极电压Ucm下降，电路开始对C3、C4串联充电。C 3、C4流过相同的电量，C3两端的电压基本保持不变，C4两端的电压上升很快。相当于产生一个高电位信号加在IGBT2的门极上，维持IGBT2漏源极两端电压保持不变，这个过程一直持续到IGBT2的触发信号到达IGBT2的门极才结束。整个开通过程未出现高于单个IGBT静态电压的电压尖峰，这对于IGBT串联运行非常有利。
[0018]对两个IGBT同时给关断触发信号，由于杂散电感、电容的存在或IGBT自身动态特性存在差异等原因使得两个IGBT未同时关断，假设IGBTl先于IGBT2收到触发信号，延迟时间为T。在IGBTl关断过程中，IGBT2未关断，导致IGBTl的漏源极两端电压Uffil迅速升高，电路开始对Q、C2串联充电，C n C2流过相同的电量，C i两端的电压基本保持不变，C 2两端的电压上升很快。相当于产生一个高电位信号加在IGBTl的门极上，延缓IGBTl的关断时刻。这个过程一直持续到IGBT2门极收到关断触发信号才结束。整个关断过程IGBTl和IGBT2的漏源极两端电压在关断瞬间基本保持一致，对于IGBT串联运行非常有利。
[0019]对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0020]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【主权项】
1.一种高压固态开关的高压回路主动均压电路，包括电容c 1、电容C2,电阻Rp电阻R2、电阻私和二极管D i，其特征在于，所述电阻&与电阻R 2串联；所述电容C i和电容C 2串联，电容C1与电阻R1并联，电容C2与电阻R2并联，所述电阻R3为限流电阻，所述电阻R1和电阻&串联连接IGBT的漏极和源极，所述电阻R1和电阻R2并联连接二极管01的阳极，所述电容C1和电容C2并联连接二极管01的阳极，所述二极管D1的阴极串联连接电阻R3，所述电阻R3的另一端连接IGBT的栅极，所述IGBT的栅极连接驱动电路。
【专利摘要】本实用新型公开了一种高压固态开关的高压回路主动均压电路，包括电容C1、电容C2、电阻R1、电阻R2、电阻R3和二极管D1，其特征在于，所述电阻R1与电阻R2串联；所述电容C1和电容C2串联，电容C1与电阻R1并联，电容C2与电阻R2并联，所述电阻R3为限流电阻，本实用新型改变以往IGBT串联均压电路控制复杂、成本高、功耗较高的缺点，通过采用新的均压电路拓扑结构，使得IGBT串联运行过电压的增长的速度减慢，有利于IGBT串联运行，由于引入了反馈通道，开关的响应加快，可以有效抑制IGBT串联的过电压。
【IPC分类】H03K17/082, H03K17/567
【公开号】CN204810250
【申请号】CN201520039337
【发明人】裴少通, 刘云鹏, 钟平, 赵路佳, 王资博, 王畅, 刘贺晨
【申请人】华北电力大学（保定）
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年1月21日