基于拉曼激光放大器的串联igbt门极驱动单元的同步方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于拉曼激光放大器的串联绝缘栅双极晶体管IGBT门极驱动单元的同步方法及系统，其中，同步方法包括如下步骤：半导体激光器发出光同步脉冲；通过掺铒光纤放大器对所述光同步脉冲进行拉曼放大；经滤波器和光功分器后，产生和串联IGBT个数相同的光脉冲，送入门极驱动单元GDU；GDU将光信号转变成电信号，触发或关断IGBT。本发明作为同步控制信号的光脉冲源自同一脉冲，能够严格保证同步，为同步关断和开启IGBT提供可靠的保证。
【专利说明】基于拉曼激光放大器的串联IGBT门极驱动单元的同步方 法及系统
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力电子领域，尤其是一种基于拉曼激光放大器的串联IGBT门极驱 动单元的同步方法。
【背景技术】
[0002] 由于电力装置趋向于大容量，将低压等级转换到中压等级；如600-690V转换到 3000-3300V，如果电流不变，容量将提升4倍以上。
[0003] 电压的提升对传统开关器件提出了更高的要求，现有绝缘栅双极晶体管IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)单管的耐压值还非常有限，远不能满足高压场合， 因此必须将开关器件串联使用，IGBT直接串联技术首先要保证控制信号的同步，并且必须 在通过隔离后，各个信号之间的延迟在一个可以接受的范围内；其次是要保证在开通和关 断过程中，电压被平均的分配在各个器件上，各个器件上的电压差别必须在一个合理的范 围之内，否则会造成某些器件被击穿或者过早老化。
[0004] 现有技术因为开关器件不采用同一控制电路，各个激光器所产生的光脉冲受电脉 冲控制，最终累积的时差，导致控制脉冲的同步性很难保证，这样造成一个器件导通过快， 而另一器件因承受:商压而损坏。
【发明内容】
[0005] 发明目的：一个目的是提供一种基于拉曼激光放大器的串联IGBT门极驱动单元 的同步方法，以解决现有技术存在的部分或全部问题。
[0006] 技术方案：一种基于拉曼激光放大器的串联IGBT门极驱动单元的同步方法，包括 如下步骤： 半导体激光器发出光同步脉冲； 通过掺铒光纤放大器EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier)对所述光同步脉冲进行 拉曼放大； 经滤波器和光功分器后，产生和串联IGBT个数相同的光脉冲，送入门极驱动单元⑶U (Gate Drive Unit)； GDU将光信号转变成电信号，触发或关断IGBT。
[0007] 进一步地，本发明还提供了一种基于拉曼激光放大器的串联IGBT门极驱动单元 的同步系统，包括用于发出光同步脉冲半的导体激光器；用于对所述光同步脉冲进行拉曼 放大的掺铒光纤放大器EDFA ;用于选择特定光频的滤波器；以及用于将特定频率的光脉冲 分成多路的光功分器；每个GDU连接一光功分器，接收光同步脉冲并将其转变成电信号，控 制IGBT的通断。
[0008] 有益效果：本发明作为同步控制信号的光脉冲源自同一脉冲，能够严格保证同步， 为同步关断和开启IGBT提供可靠的保证。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 图1是本发明优选实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0010] 本发明基于拉曼激光放大器的串联IGBT门极驱动单元的同步系统包括依次相连 的激光器、参铒光纤放大器EDFA、光滤波器、光功分器、光探测器、差分比较放大电路。
[0011] 其过程如下：同步脉冲为一个激光器发出的脉冲，经过同一个掺铒光纤放大器 EDFA、同一个光滤波器，再通过光功分器将脉冲分配到各个IGBT的门极驱动单元，由光电 探测器恢复成电脉冲，最终经过差分比较电路放大，控制IGBT的通断。
[0012] 由于，各个脉冲的相对误差仅为光纤的长度差及光探测器传输延迟差产生，光速 为30万公里/秒，各个串联阀体直接的距离不会超过10米，产生的延时误差不会大于 10ns〇 因此，可以满足IGBT直接串联技术要保证控制信号的同步，并且必须在通过隔离后， 各个信号之间的延迟在一个可以接受的范围内的要求。
[0013] 总之，本发明光脉冲进行放大、滤波、分光来严格保证同步，同步的绝对误差可以 不计，同步方式可靠，同步精度高，每个阀控装置可支持多达400个IGBT直接串联的阀体， 实现400个IGBT驱动与控制装置的同步控制。
[0014] 以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中 的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这 些等同变换均属于本发明的保护范围。
[0015] 另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛 盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可 能的组合方式不再另行说明。
[0016] 此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本 发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【权利要求】
1. 一种基于拉曼激光放大器的串联IGBT门极驱动单元的同步方法，其特征在于，包括 如下步骤： 半导体激光器发出光同步脉冲； 通过掺铒光纤放大器EDFA对所述光同步脉冲进行拉曼放大； 经滤波器和光功分器后，产生和串联IGBT个数相同的光脉冲，送入⑶U ; GDU将光信号转变成电信号，触发或关断IGBT。
2. -种基于拉曼激光放大器的串联IGBT门极驱动单元的同步系统，其特征在于，包括 用于发出光同步脉冲半的导体激光器；用于对所述光同步脉冲进行拉曼放大的掺铒光纤放 大器；用于选择特定光频的滤波器；以及用于将特定频率的光脉冲分成多路的光功分器； 每个GDU连接一光功分器，接收光同步脉冲并将其转变成电信号，控制IGBT的通断。
【文档编号】H02M1/088GK104218779SQ201410425610
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】胡鹤轩, 邓路, 张晔 申请人:河海大学