专利名称：一种带有均压保护的串联高压桥臂的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种宫辦对电力电子开关串联桥臂的串联开关器件实施动静态均压、浪涌吸 收和箝位旨的TO，属控制技术领域。
背景领域
大功率电力电子开关器件(如IGBT器件)广^用于斩波器、变频器、电机调速或软启动、 电网SVC等电力电子设备中。由于单只电子开关器件的耐压有限，当电压较高时，往往须将数只 开关器件串联使用。多个电子开关器件串联使用时，由于各开关器件开关时间存在微小差异或主 电路杂散电感以及感性负载等弓胞的反电势，常使个别开关器件承劍高电压而损坏。因此，必 多耐串联的电子开关器件实施动静态均压微。目前，动静态均压电路一般有DCR做电路、采 用稳压器的DCR ，电路等。普通的DCR保护电路的缺点是过压时的能量泄放慢，甚至有时起不 至IJ做作用；采用斩波式稳压器的保护电路时，由于斩波器电源基准各不相同，则存在各电源的 高位耦合取能问题，且电路较为复杂；如果稳压器采用稳压管，由于正常静态均压时稳压管只能 工作在高阻状态，而高阻时漏电流小的器件承受电压就^:，逸就可能导致静态分压的不均匀。
发明内容
本实用新翻于克服现有技术的缺陷、麟一种结构简单、动静态均压效果好，可吸收浪涌电压，i辦对电子开关器件实施可靠旨的带有均压保护的串联高压桥臂。
本实用新型所称问题是以下述技术方案实现的
一种带有均压保护的串联高压桥臂，它包括多个电路结构相同的均压，单元电路，每一个均 压w单元电路并联连接在串联桥臂的一个电子开关器件上，旨均压保护单元电路均由小无感电P朋1、大无感电阻R2和无感电欲组成，所述小无感电阻R1、大无感电卩朋2串联连接后并联于电 子开关器件上，无感电欲并联于大无感电阻R2上。
上带有均压保护的串联高压tW，所述均压保护单元电路增设一个瞬态^ffi抑制二极管DZ， 瞬态^ffi抑制二极管DZ并联于大无感电阻R2上。
上述带有均压保护的串联高压桥臂，所述均压，单元电路增设一个决速二极管D，快速二极 管D并联于小无感电阻R1上。
本实用新iBi^无源无感元件组成，工作时，由n个单元电路中的小无感电阻Rl、大无感电 阻R2串联构成分压电路(电阻R2阻值远大于电阻R1，分压作用主要取决于电阻R2)，使加在每 只电力电子开关两端的静态电压值相等，实现静态均压。动态均压由n个单元电路中的快速二极 管D与小无感电阻Rl并联后和无感电容C相串联乡I^等效的RC电路来实现。由于与每只电力电 子开关呈并联关系的无感电容C两端的电压不能突变，使每只电力电子开关两端电压在关断瞬间 也不能突变，从而实现动态均压。当某只电力电子开关两端由于某种原因出现浪涌电压时，首先 由无感电容C吸收浪涌电压，当电容C上的电压达到瞬态二极管DZ的击穿电压时，瞬态二极管DZ
由高p鹏骤然变为低阻状态，将电容c上的多余能Mayi泄放掉，保证了功報件的安全。本实
用新型结构简单、动静态均压效果好，可吸收浪涌电压，倉娜对串联使用的电子开关器件实施有
效、可靠的f娥，大大提高了高压电力电子开关串联,工作的可靠性。
以下结合附图对本实用新型作进一步详述。
图1是本实用新型的电原理图。
图中各标号为EPl EPn、均压做单元电路，IGBTl IGBTn、带反并联二极管的IGBT， DZ、 瞬态^E抑制二极管，D、 '^I二极管，C、无感电容，Rl、小无感电阻，R2、大无感电阻。 具体实肺式
参看图1，均压 单元电路EPl EPn的个数n与高压桥臂串联的电力电子开关的数量相对 应，串联的电力电子开关的数量由串联髙压桥臂所接的额定直流电压及每只电力电子开关应承受 的最大工作电压来决定。
本实用新型的特点是，串联,动静态均压微电路采用无源无感元件组成，电路结构简单， 省去了^做电路中斩波式稳压器的高位取能电源电路，动态、静态均压性能良好，响应速度快，瞬态浪涌电压抑制响/3ai^小于ixi(r'2s ，可大大提高高压电力电子开关串联蹄工作的可 靠性。M于各种高压斩波器、高压变频器、高压电机调速或软启动、高压电网svc等各种电气 控制设备中的电力电子开关串联桥臂的动静态均压保护。
本实用新型針均压微单元电路结构相同，均由一只快速二极管D、无感电容c、瞬态电压
抑制二极管DZ和两只无感电阻R1、 R2组成。具体连接是小无感电阻R1、大无感电阻R2串联连 接后并联于电力电子开关器件上(电阻R1、电阻R2的位置可互换)，快速二极管D与小无感电阻 Rl相并联，D的正极^5感电阻R1直流电位较高的一端；电容C、瞬态二极管DZ与大无感电阻 R2并職接，DZ的正极接无感电阻R2直流电位较低的一端。具体实施时，可先4絡个均压微 单元电路与一只电力电子开关进行无感并联形成一个个紧密组件，,各个紧密组件串联连接， 舰一个識的串联,及其动静态均压f辦电路。
工作时，由n个均压做单元电路EPl EPn中的电阻Rl、 R2组成的串联分压(压降主要由 R2承担) 实现静态均压，使加在每只电力电子开关(本实施例是IGBTl IGBTn中的每只IGBT) 两端的静态^E值相等，其值为串联高压蹄所接额定直流电压的n分之一。动态均压由n个保 护电路EPl EPn中的WI二极管D与电阻Rl并联再和无感电容C串联组成等效RC串联电路来实 现，这时旨等效RC电路与每只电力电子开关(本实施例是每只IGBT)呈并联关系，由于电容电 压不能突变，从而实现开关过程中每只电力电子开关(本实施例是每只IGBT)两端电压的动态均 压。当某只电力电子开关(本实施例Ji^只IGBT)两端由于某种原因出现超过静态均压的瞬态浪 涌高电压时，首先由无感电容C吸收浪涌电压，当电容C上的电压达到瞬态二极管DZ的击穿电压 时，瞬态二极管DZ由高P鹏骤然变为低阻状态，电M3iiiii，响应时间小于1X1(T'25,从而将 电容C上的多余fMiii DZ f^泄放掉，使电力电子开关两端得电压不超过DZ的击穿电压， 保证了功糊牛的安全。
具体实施中瞬态电压抑制二极管DZ的选择原则是(1) DZ的额定反向工作电压(为DZ击穿电 压的85%)应大于或等于被微电力电子开关最大工作电压(本实施例为串联鹏所接最大额定 直流电压的n分之一)；(2) DZ的最大箝位电压应小于被保护电力电子开关最大允许电压；(3) DZ 的最大峰值吸收功率须大于被保护电力电子开关可能出现的最大瞬态浪涌功率，或者使DZ的平均
稳态功率大于峰值吸收功率与被保护电力电子开关瞬态浪涌脉冲宽度对脉冲间隔比值的乘积；(4) DZ管没有统的电压时，允许几只瞬态电压抑制二极管串^j顿，这时峰值吸收功率可由几只串 联的瞬态二极管分别承担。
具体实施中电阻R1、 R2阻值的选择原则，既要保证静态均压的稳定性，又要保证静态均压的 损皿可能小；R2阻^大于R1阻值，R1的主要作用是为了泄放电容C上储存的能量，以提高 电容C在电力电子开关(本实施例是IGBT)在关断瞬间的吸收能力，Rl阻值的选择以不明显增大 电力电子开关开 间的损耗为宜。
权利要求1、一种带有均压保护的串联高压桥臂，其特征是，它包括多个电路结构相同的均压保护单元电路，每一个均压保护单元电路并联连接在串联桥臂的一个电力电子开关器件上，每个均压保护单元电路均由小无感电阻(R1)、大无感电阻(R2)和无感电容(C)组成，所述小无感电阻(R1)、大无感电阻(R2)串联连接后并联于电子开关器件上，无感电容(C)并联于大无感电阻(R2)上。
2、 根据权利要求l所述带有均压保护的串联高压桥臂，其特征是，所述均压保护单元电路增 设一个瞬态电压抑制二极管(DZ)，瞬态电压抑制二极管(DZ)并联于大无感电P且(R2)上。
3、 根据权利要求1或2所述带有均压^娥的串联高压桥臂，其特征是，所述均压微单元电路 增设一个决速二极管(D)，快速二极管(D)并联于小无感电阻(Rl)上。
专利摘要一种带有均压保护的串联高压桥臂，属控制技术领域，用于解决串联桥臂的保护问题。其技术方案是，它包括多个电路结构相同的均压保护单元电路，每一个均压保护单元电路并联连接在串联桥臂的一个电子开关器件上，每个均压保护单元电路均由小无感电阻、大无感电阻、无感电容和瞬态电压抑制二极管、快速二极管组成，所述小无感电阻、大无感电阻串联连接后并联于电子开关器件上，无感电容和瞬态电压抑制二极管均并联于大无感电阻上，快速二极管并联于小无感电阻上。本实用新型结构简单、动静态均压效果好，可吸收浪涌电压，能够对串联使用的电子开关器件实施有效、可靠的保护，大大提高了高压电力电子开关串联桥臂工作的可靠性。
文档编号H02M1/32GK201075817SQ20072010239
公开日2008年6月18日 申请日期2007年8月31日 优先权日2007年8月31日
发明者葛运周 申请人:保定三伊电力电子有限公司