专利名称：一种绝缘栅双极晶体管控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种IGBT控制系统，特别是涉及一种可以保证较多的IGBT模块 的开通和关断都能实现同频、同步、同相位，保证逆变成功，防止IGBT模块损坏的控制系 统。
背景技术：
在现有的大功率和超大功率的逆变器为了扩大电流容量均使用多个绝缘栅双极 晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,简称IGBT)并联的方法。但是如果并联的 多个IGBT没有在同一时刻开通或关断，则先开通和后关断的IGBT将要承受过电流而被烧 坏。因此需要所有并联的IGBT的开通、关断严格同步。 大功率和超大功率逆变器中的IGBT的开关频率非常高，开通和关断的电流非常 大，所以会形成很强烈的电磁干扰，会对驱动脉冲形成严重的干扰。另外IGBT的安装空间 比较大、所以驱动脉冲传输线路很长，所以干扰的情况更严重。 因为高频脉冲在导线中传输时会产生"传输延迟"，就是在较大的空间内长度不一 致的连接IGBT的导线的传输延迟是无法控制的，导线位置和形状的变化会导致传输延迟 的变化，严重时会造成驱动脉冲的明显不同步。另外、驱动脉冲经导线传输到IGBT后其功 率会有不同程度的衰减，严重时不能可靠、及时打开IGBT，造成IGBT不能同步开通，导致 IGBT烧坏。 逆变器中每相桥臂的IGBT按照规定的时序，步调整齐的快速开通与关断，才能使 逆变成功。因驱动脉冲紊乱会导致逆变失败、IGBT烧坏。 在大功率和超大功率逆变器中连接驱动脉冲的导线形成的传输延迟使相应的 IGBT不能同步导通，强烈的电磁干扰会造成驱动脉冲的紊乱；传输线的损耗会降低驱动脉 冲的功率。
实用新型内容本实用新型提供了一种IGBT控制系统，用以解决IGBT不能同步开通和关断从而 导致IGBT烧坏，以及强烈电磁干扰的问题。 本实用新型IGBT控制系统包括包括一个集中的逆变控制器、控制所有的分布在 较大空间的数个驱动装置和数个绝缘栅双极晶体管模块； 所述逆变控制器与所述数个驱动装置由光纤连接，所述数个驱动装置的每个驱动
装置与对应的数个绝缘栅双极晶体管模块中的一个绝缘栅双极晶体管模块电连接，在每个
驱动装置控制下该模块开通或关断。所述每个驱动装置直接安装与所述对应绝缘栅双极晶
体管模块电连接，就近驱动该模块。 所述逆变控制器具有第一光纤头。 所述驱动装置具体包括驱动装置光纤头和驱动电路板，所述驱动电路板与所述第 二光纤头光纤连接，而所述驱动电路板包括驱动输出。
3[0012] 所述逆变控制器利用所述第一光纤头通过光纤传输驱动脉冲与所述数个驱动装 置的第二光纤头光纤连接。 所述每个驱动装置直接安装在所述对应绝缘栅双极晶体管模块上，与所述对应绝 缘栅双极晶体管模块电连接。 所述的所有绝缘栅双极晶体管模块的驱动和关断脉冲都能实现同频、同步、同相 位。 本实用新型有益效果如下解决了大功率、超大功率逆变器中驱动脉冲的传输和 驱动的难题，保证了驱动脉冲同步、整齐的传输和驱动，所有的IGBT按时序步调整齐的快 速开通与关断，保证了逆变成功。
图1为本实用新型IGBT控制系统的结构示意图。
具体实施方式
为了实现用于大功率和超大功率逆变器的所有并联的IGBT模块的开通、关断严 格同步，本实用新型提供了一种IGBT控制系统，解决了大功率、超大功率逆变器中驱动脉 冲的传输和驱动的难题，保证了驱动脉冲同步、整齐的传输和驱动，所有的IGBT按时序步 调整齐的快速开通与关断，保证了逆变成功。 如图1所示为本实用新型IGBT控制系统的结构示意图，该控制系统包括一个集 中的逆变控制器1、控制所有的分布在较大空间的数个驱动装置2和数个IGBT模块3 ;所述 逆变控制器1与所述数个驱动装置由光纤连接，所述数个驱动装置的每个驱动装置2与对 应的数个IGBT模块中的一个IGBT模块3电连接。所述逆变控制器1具有驱动脉冲光纤发 送和接收光纤头(即第一光纤头)11。所述驱动装置2具体包括驱动装置光纤头(即第二 光纤头)21和驱动电路板22，所述驱动电路板22与所述驱动装置光纤头21光纤连接，而所 述驱动电路板22包括驱动输出221。所述逆变控制器利用驱动脉冲光纤发送和接收光纤头 11通过驱动脉冲传输光纤4传输驱动脉冲与所述数个驱动装置的驱动装置光纤头21光纤 连接。所述每个驱动装置2直接安装在所述对应IGBT模块3上，与其电连接，就近驱动该 模块，在每个驱动装置控制下该IGBT模块开通或关断。图中示出了 12个驱动装置2和12 个IGBT模块，每一个驱动装置2与对应的一个IGBT模块3连接。因此，该系统采用了一个 集中的控制器，控制的是分布在较大空间内的较多的IGBT模块；该系统为大功率、超大功 率逆变器的集中控制器，用于控制分布在较大空间内的最多达24只IGBT模块。 图中的附图标记，为了简便，相同的部件省略了重复标注，例如驱动装置2只标示 了一个驱动装置的所有部件的附图标记，为了简便，图上其他的相同的驱动装置2省略了 附图标记，还例如驱动脉冲光纤发送和接收光纤头11只标注了一处。所有绝缘栅双极晶体 管模块的驱动和关断脉冲都能实现同频、同步、同相位。 因此，本实用新型采用"集中控制、分布驱动、光纤传输技术"解决了上述难题，实 现了中压(660V) 1500kW 3000kW逆变器IGBT的驱动脉冲的同步、同相、满功率驱动和可 靠的抗干扰特性。做到了驱动脉冲可靠传输，IGBT可靠开通和关断，保证了逆变成功和逆 变器长期可靠的工作。[0021] 本实用新型集中控制、分布驱动、光纤传输技术特点所有的驱动脉冲由一个逆变 控制器发出，保证了十几路 几十路驱动脉冲的一致性；所有的功率驱动电路板(即驱动 装置)都直接安装在IGBT模块上(即驱动装置2直接安装与所述对应IGBT模块3电连 接)，避免了因传输线造成的功率衰减；所有的驱动脉冲信号都使用光纤传输，用光纤将驱 动脉冲信号从逆变控制器传输功率驱动电路板，分布驱动的方式保证了对IGBT模块的满 功率驱动，有效地消除了因导线几何形状的变化产生的脉冲传输延迟及其变化；有效地消 除了强烈的电磁干扰对驱动脉冲的影响。本技术解决了大功率逆变器对驱动脉冲的严格 要求，保证了驱动脉冲的同步、同相、满功率，且不受电磁干扰，提高了大功率逆变器的可靠 性；保证了驱动脉冲同步、同相、整齐的送给所有的IGBT模块。 显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用 新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及 其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求一种绝缘栅双极晶体管控制系统，其特征在于，所述系统包括一个集中的逆变控制器、数个驱动装置和数个绝缘栅双极晶体管模块；所述逆变控制器与所述数个驱动装置由光纤连接，所述数个驱动装置的每个驱动装置与对应的数个绝缘栅双极晶体管模块中的一个绝缘栅双极晶体管模块电连接，在每个驱动装置控制下所述绝缘栅双极晶体管模块开通或关断。
2. 如权利要求1所述的绝缘栅双极晶体管控制系统，其特征在于，所述逆变控制器具 有第一光纤头。
3. 如权利要求2所述的绝缘栅双极晶体管控制系统，其特征在于，所述驱动装置具体 包括驱动装置光纤头和驱动电路板，所述驱动电路板与所述第二光纤头采用光纤连接，而 所述驱动电路板包括驱动输出。
4. 如权利要求3所述的绝缘栅双极晶体管控制系统，其特征在于，所述逆变控制器利 用所述第一光纤头通过驱动脉冲传输光纤与所述数个驱动装置的第二光纤头光纤连接。
5. 如权利要求1所述的绝缘栅双极晶体管控制系统，其特征在于，所述每个驱动装置 直接安装在所述对应绝缘栅双极晶体管模块上，与所述对应绝缘栅双极晶体管模块电连 接。
专利摘要本实用新型公开了一种IGBT控制系统，所述系统包括逆变控制器、数个驱动装置和数个IGBT模块；所述逆变控制器与所述数个驱动装置由光纤连接，所述数个驱动装置的每个驱动装置与对应的数个IGBT模块中的一个IGBT模块电连接。本实用新型解决了大功率、超大功率逆变器中驱动脉冲的传输和驱动的难题，保证了驱动脉冲同步、整齐的传输和驱动，所有的IGBT模块按时序步调整齐的快速开通与关断，保证了逆变成功。
文档编号H02M7/48GK201533258SQ20092016999
公开日2010年7月21日 申请日期2009年9月27日 优先权日2009年9月27日
发明者全钢, 周继华, 杨国奎, 赵燕华, 陈大伟 申请人:北京东标电子有限公司