集电极与发射极，在IGBT通断时提供电压缓冲。
2.根据权利要求1所述的用于电缆局部放电检测的IGBT高压开关，其特征在于:所述磁环变压器由磁芯、原边绕组、次边绕组组成；磁环变压器的磁芯为铁氧体磁环；原边绕组为一根高压绝缘电缆，从铁氧体磁环中心穿过；次边绕组为三路绕在磁环上的若干匝带绝缘的细导线，每个次级输出端各连接一路高频整流模块。
3.根据权利要求1或2所述的用于电缆局部放电检测的IGBT高压开关，其特征在于:所述高频整流模块由接线端子及高频整流桥组成；磁环变压器的次级绕组输出端连接高频整流模块的接线端子ISl，接线端子与高频整流桥相连接；具有纳秒级反向恢复时间的二极管AD1、AD2、AD3、AD4组成高频整流桥；AD1的阳极与ISl的引脚I及AD3的阴极相连，阴极与AD2的阴极相连；AD2的阳极与ISl的引脚2及AD4的阴极相连；AD1与AD2阴极的连接点为整流输出节点1，AD3与AD4阴极的连接点为整流输出节点2，两节点与预稳压模块相连接。
4.根据权利要求3所述的用于电缆局部放电检测的IGBT高压开关，其特征在于:所述预稳压模块由大功率三极管AT1、齐纳二极管AT2、电阻R1、非极性电容ACl与AC5、极性电容AC4组成；高频整流模块中的输出节点I与输出节点2分别与极性电容ACl的阳极和阴极相连接；二极管ATl的COLLECTOR引脚连接极性电容ACl的正极，Rl跨接在ATl的BASE、COLLECTOR弓丨脚间，齐纳二极管AT2阳极接地，阴极接AT I的COLLECTOR引脚，极性电容AC4的正极与ATl的EMITTER引脚相连接，与AC5跨接在ATl引脚和地之间，极性电容AC1、AC4的负极接地;AC4的正极为预稳压模块输出节点1，AC4的负极为预稳压模块输出节点2。
5.根据权利要求1或4所述的用于电缆局部放电检测的IGBT高压开关，其特征在于:正15伏、正5伏、负10伏三路稳压模块的电路拓扑结构完全相同，由线性稳压芯片及其周边电路组成；线性稳压芯片的IN引脚连接预稳压模块输出节点I ;极性电容AC6正极与负极分别连接线性稳压芯片的OUT、GND引脚连接；非极性电容AC7跨接在线性稳压芯片的OUT,GND引脚之间；线性稳压芯片的OUT引脚、GND引脚用于向IGBT驱动供电；正15伏、正5伏稳压模块的GND引脚接地，OUT引脚分别输出正15伏、正5伏电压；负10伏稳压模块的OUT引脚接地，GND引脚输出负10伏电压。
6.根据权利要求5所述的用于电缆局部放电检测的IGBT高压开关，其特征在于:所述的光纤接收模块，由光纤接收器Ui及其周边电路组成；光纤接收模块的核心器件为光纤接收器U1，其电源引脚VCC接正五伏电源，两个GND引脚接地，控制信号输出OUT引脚连接逻辑-功率转换模块，其余四个固定器件用引脚NC悬空；电阻RBl跨接在正五伏电源VCC引脚间；电容CBl跨接在VCC引脚与GND引脚间，电容CB2跨接在正五伏电源与GND引脚间；电阻RB2与发光二极管DBl串联后跨接在VCC引脚与地之间，DBl阴极与地相连；RB3与RB4串联后跨接在正五伏电源与地之间，两者连接点为COMP节点，该节点连接逻辑-功率转换丰旲块。
7.根据权利要求1或6所述的用于电缆局部放电检测的IGBT高压开关，其特征在于:所述的逻辑-功率转换模块，由比较器U2及其周边电路组成；其核心器件为比较器U2，比较器的EMIT引脚和VCC-引脚连接负十伏电源，IN+引脚连接光纤接收模块中的OUT引脚，IN-引脚连接COMP节点，BALANCE、BAL/STRB、VCC+引脚连接正十五伏电源，COL引脚经RB5连接十五伏电源并直接连接RB6，RB6的另一端为用于连接门级驱动模块的drive节点；电容CB3跨接在十五伏电源与地之间，电容CB4跨接在负十伏电源与地之间。
8.根据权利要求7所述的用于电缆局部放电检测的IGBT高压开关，其特征在于:所述的门极驱动模块，由门极驱动器U3及其周边电路组成；其核心器件为门级驱动器U3，其VCC引脚连接正十五伏电源，IN引脚连接drive节点，VEE引脚连接负十伏电源，SINK引脚连接电阻 Rg0Fl、Rg0F2，NONE 引脚悬空，SOURCE 引脚连接电阻 RgONl、Rg0N2 ;电阻 Rg0Fl、Rg0F2跨接在所驱动的IGBT芯片的Gate引脚与U3的SINK引脚间，电阻RgONl、Rg0N2跨接在所驱动的IGBT芯片的Gate引脚与U3的SOURCE引脚间，电阻RgONl、Rg0N2、RgOFl、Rg0F2的公共连接点为门驱动器输出节点；电容CB5跨接在十五伏电源与地之间；电容CB6跨接在负十伏电源与地之间；双向瞬变电压抑制二极管Dl与电阻RB9跨接在所驱动的IGBT芯片的Gate引脚与地之间。
9.根据权利要求1或8所述的用于电缆局部放电检测的IGBT高压开关，其特征在于:所述的动态均压模块由多个二极管及电阻组成；双向瞬变电压抑制二极管DBCl与单向瞬变电压抑制二极管DBC2、DBC3串联，DBCl 一端连接DBC2的阳极，DBC2的阴极连接DBC3的阳极，DBC3的阴极连接IGBT集电极，DBCl的另一端连接二极管DBC5的阳极，并连接二极管DBC4阳极，DBC5的阴极连接IGBT芯片的Gate引脚，DBC4的阴极与电阻RB 13连接，RB 13另一端连接门极驱动模块中U3的IN引脚。
10.根据权利要求9所述的用于电缆局部放电检测的IGBT高压开关，其特征在于:所述IGBT门级保护器件由双向TVS 二极管Dl与电阻RB9组成，所述缓冲电路由二极管D4、电阻RB10、电阻RB12和电容CB7组成；IGBT的门级Gate引脚连接门驱动器输出节点，本级IGBT的集电极Collector弓丨脚连接上一级IGBT的发射极Emitter引脚，本级IGBT的发射极Emitter引脚连接下一级IGBT的集电极Collector引脚，最高一级IGBT的集电极Collector引脚为高压开关的高压接口，最低一级IGBT的发射极Emitter引脚为高压开关的低压接口 ；双向TVS 二极管Dl与电阻RB9均跨接在IGBT的门级Gate引脚与发射极Emitter引脚之间；电阻RBlO跨接在IGBT的集电极Collector引脚与发射极Emitter引脚之间，二极管D4的阳极连接IGBT的集电极Collector引脚，二极管D4的阴极连接电容CB7的一端，CB7的另一端连接IGBT的发射极Emitter引脚，电阻RB12与二极管D4相并联。
【专利摘要】用于电缆局部放电检测的IGBT高压开关，涉及一种IGBT高压开关。本实用新型为了解决用于衰减振荡波局部放电检测法的半导体高压开关导通速度慢、供电困难、价格昂贵、体积大、均压手段欠佳等问题，所述电路由多个IGBT开关串联组成，每个IGBT开关包括隔离电源、IGBT驱动电路、IGBT主电路。隔离电源将交流电隔离升压并进行稳压供电；驱动电路接收、转换驱动信号并对IGBT门级进行充放电；IGBT主电路实现高压开关的通断。本实用新型主电路通断速度快，IGBT通断同步性好，隔离电源拓扑结构简单，IGBT动态均压能力强，驱动电路能耗低，体积小、成本低。
【IPC分类】G01R1-20, G01R31-12, H03K17-567
【公开号】CN204595154
【申请号】CN201520328512
【发明人】陈庆国, 康守强, 赵丰, 王新宇, 池明赫
【申请人】哈尔滨理工大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年5月20日