一种负载侧控制串联igbt均压电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种负载侧控制串联IGBT均压电路，包括至少两个串联的主IGBT，每个主IGBT与一个缓冲均压单元连接；缓冲均压单元包括并联在主IGBT集电极和发射极之间的RCD缓冲支路；RCD缓冲支路与电阻均压支路并联；电阻均压支路中点与电压跟随器/电压比较器输入端连接；电压跟随器/电压比较器输出端、电阻均压支路一端分别与电压互感器原边绕组第一输入端、第二输入端连接；电压互感器次边绕组两端分别与辅助IGBT的栅极、发射极连接；辅助IGBT的发射极与电压互感器原边绕组第二输入端连接；所有缓冲均压单元的辅助IGBT集电极均与辅助缓冲支路连接；所述辅助缓冲支路与所述电阻均压支路另一端连接。本实用新型能避免辅助IGBT对电阻采样的影响，从而提高采样精度；保证电路的电压均衡。
【专利说明】一种负载侧控制串联IGBT均压电路
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种负载侧控制串联IGBT均压电路。
【背景技术】
[0002] 海上风力发电近来成为国内外研宄的热点，而轻型直流输电技术能给风电场提供 更多的无功支撑，减小风电场无功补偿设备的投资；避免风电场电压波动对系统的可靠性 的影响，也提高了风电场对系统电压波动的抗干扰能力；轻型直流输电技术比交流电压输 电受电压传输距离的影响小很多，更适合于远距离输电；而且轻型直流输电技术能提高风 电场的低电压穿越能力。因此大型海上远距离海上输电采用轻型直流输电是最佳选择。但 是IGBT换流阀的电压均衡问题一直是轻型直流输电技术的难点。由于IGBT容量的限制， 需要多个IGBT串联来提高IGBT的容量，由于IGBT换流阀开关速度快，器件本身存在差异， 信号传输不同步等从而将引起电压的分压不均衡，特别是动态电压不均衡时的电应力冲击 更可能引起IGBT串联阀烧坏等故障，因此需要外围的辅助电路来调节IGBT串联换流阀的 电压均衡。
[0003] 由于RCD缓冲电路特点是电路简单，可靠性好，现在轻型直流输电等应用中常采 用RCD缓冲电路作为IGBT串联均压电路。但是RCD缓冲电路吸收的能量直接消耗在电阻 上，因而损耗比较大，而且缓冲电容的体积比较大，成本较高。缓冲电容的大小和关断时间 是一对矛盾的参数，缓冲电容越大，均压效果会更好，但是关断时间会延长，因而相应损耗 会增加。但是缓冲电容较小时，虽然关断时间较短，但是IGBT集电极-发射极两端承受的 过电压尖峰可能较大，从而均压效果可能会不是很理想。正常情况下，IGBT栅极不同步在 20ns以内，因而正常情况下栅极延时引起的电压不均衡较小，因而在IGBT的集电极-发射 极并联一个较小的缓冲电容即可满足均压需求。但是当出现特殊情况的栅极信号不同步时 间较长或其他原因引起电压不均衡比较大时，为了确保IGBT串联换流阀能正常工作，需要 较大的缓冲电容才能抑制过电压尖峰，实现较好的均压效果。在实际的工程应用中，必须从 系统的稳定可靠性考虑，因此IGBT串联换流阀是针对最极端情况来选择缓冲电容的大小， 导致IGBT串联阀的关段时间较长，关断损耗较大。
[0004] 现有的解决上述问题的负载侧控制串联IGBT均压电路见图1，其缺陷是采样电压 的电阻和电压比较器之间没有隔离措施，导致辅助IGBT等辅助结构对电压采样影响较大， 采样不精确；该电路包括多个独立的辅助缓冲支路，每个辅助缓冲支路中包括一个电容，电 容数量较多，当多个主IGBT上出现过电压时，无法实现电压均衡。
【发明内容】
[0005] 本实用新型所要解决的技术问题是，针对上述现有技术的不足，提供一种负载侧 控制串联IGBT均压电路。
[0006] 为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种负载侧控制串联 IGBT均压电路，包括至少两个串联的主IGBT，每个主IGBT与一个缓冲均压单元连接；所述 缓冲均压单元包括并联在所述主IGBT集电极和发射极之间的RCD缓冲支路；所述RCD缓 冲支路与电阻均压支路并联；所述电阻均压支路中点与电压跟随器/电压比较器输入端连 接；所述电压跟随器/电压比较器输出端、电阻均压支路一端分别与电压互感器原边绕组 第一输入端、第二输入端连接；所述电压互感器次边绕组两端分别与辅助IGBT的栅极、发 射极连接；所述辅助IGBT的发射极与电压互感器原边绕组第二输入端连接；所有缓冲均压 单元的辅助IGBT集电极均与辅助缓冲支路连接；所述辅助缓冲支路与所述电阻均压支路 另一端连接。
[0007] 所述主IGBT、缓冲均压单元数量均为两个；所述辅助缓冲支路包括缓冲电容；两 个缓冲均压单元的两个辅助IGBT集电极均与缓冲电容一端连接，所述缓冲电容另一端并 联接入两个二极管阴极之间，所述两个二极管阳极分别通过两个电阻均压支路一端与两个 主IGBT的集电极连接；所述缓冲电容与放电电阻并联。该辅助缓冲支路结构简单，实现方 便。
[0008] 与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为：本实用新型结构简单，电压互 感器能有效隔离电阻均压支路中的采样电阻和辅助IGBT，避免辅助IGBT对电阻采样的影 响，从而提高采样精度；且电压跟随器/电压比较器加在电压互感器原边，通过电阻与电压 比较器的配合来设定参考电压，然后通过高电平输出，对电压互感器的精度要求较低；本实 用新型的辅助缓冲支路公用一个电容，当过电压较大或者多个辅助IGBT均出现较大过电 压时，辅助的缓冲电容能强制使串联IGBT的电压均衡。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 图1为现有的IGBT缓冲电路原理图；
[0010] 图2为本实用新型实施例电路原理图；
[0011] 图3为本实用新型实施例2电路原理图。 【具体实施方式】
【权利要求】
1. 一种负载侧控制串联IGBT均压电路，包括至少两个串联的主IGBT，其特征在于，每 个主IGBT与一个缓冲均压单元连接；所述缓冲均压单元包括并联在所述主IGBT集电极和 发射极之间的RCD缓冲支路；所述RCD缓冲支路与电阻均压支路并联；所述电阻均压支路 中点与电压跟随器/电压比较器输入端连接；所述电压跟随器/电压比较器输出端、电阻均 压支路一端分别与电压互感器原边绕组第一输入端、第二输入端连接；所述电压互感器次 边绕组两端分别与辅助IGBT的栅极、发射极连接；所述辅助IGBT的发射极与电压互感器原 边绕组第二输入端连接；所有缓冲均压单元的辅助IGBT集电极均与辅助缓冲支路连接；所 述辅助缓冲支路与所述电阻均压支路另一端连接。
2. 根据权利要求1所述的负载侧控制串联IGBT均压电路，其特征在于，所述主IGBT、 缓冲均压单元数量均为两个。
3. 根据权利要求2所述的负载侧控制串联IGBT均压电路，其特征在于，所述辅助缓冲 支路包括缓冲电容；两个缓冲均压单元的两个辅助IGBT集电极均与缓冲电容一端连接，所 述缓冲电容另一端并联接入两个二极管阴极之间，所述两个二极管阳极分别通过两个电阻 均压支路一端与两个主IGBT的集电极连接；所述缓冲电容与放电电阻并联；所述缓冲电容 容值大于5yF。
4. 根据权利要求3所述的负载侧控制串联IGBT均压电路，其特征在于，所述RCD缓冲 支路中的电容容值小于所述缓冲电容容值的1/5。
【文档编号】H02M1/088GK204258603SQ201420780711
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月12日 优先权日:2014年12月12日
【发明者】陈功, 陈敏, 刘小松, 刘国频, 谢跃飞, 颜彪, 刘启根 申请人:中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司