一种适用于固态直流断路器的IGBT串联均压电路的制作方法

文档序号:14679945发布日期:2018-06-12 22:04阅读:148来源:国知局

本实用新型涉及断路器领域,具体涉及一种适用于固态直流断路器的IGBT串联均压电路。



背景技术:

目前,国内外对于 IGBT串联均压技术已经进行了较为深入的研究。现有的IGBT 串联均压技术主要分为三大类:有源门极控制技术、有源钳位技术以及无源缓冲技术。有源门极控制技术属于闭环控制,这种方法通过控制IGBT的门极电流来控制IGBT的输出电压特性,通常成本较低,但是控制电路较为复杂且存在闭环控制稳定性的问题。有源钳位技术可以将IGBT上承受的电压限制在一个给定值,钳位电路结构简单且不会降低IGBT的开关速度,缺点是处于钳位状态的IGBT存在较大的开关损耗。无源缓冲技术通过在IGBT的集电极和发射极之间并联无源器件以降低IGBT的电压变化率,从而达到IGBT 串联电压均衡的目的。这些方法各有其优缺点且可以配合起来使用以

达到更好的效果。但是,现有对IGBT串联均压的研究主要集中在高压的变流器等应用场合,针对IGBT串联在固态断路器这种特定应用中存在的问题并没有得到充分的研究。在固态直流断路器中,多个IGBT被串联起来以承受断路器关断过程中的瞬态过电压,并且要缓冲和吸收大量的短路能量,因此,采用RCD无源缓冲电路是一种较为理想的均压方案,但是,现有文献中对RCD缓冲电路在固态断路器中的工作机制以及由此引发的IGBT串联不均压因素并没有进行深入的讨论和研究。



技术实现要素:

本实用新型的目的是为解决上述不足,提供一种适用于固态直流断路器的IGBT串联均压电路。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的:

一种适用于固态直流断路器的IGBT串联均压电路,包括全局控制器、第一采样电路、第一本地控制器、第一驱动电路、第二采样电路、第二本地控制器和第二驱动电路,全局控制器分别连接第一本地控制器和第二本地控制器,第一采样电路和第一驱动电路分别连接第一本地控制器,第二采样电路和第二驱动电路分别连接第二本地控制器,第一多电平换能器连接第一驱动电路,第二多电平换能器连接第二驱动电路。

全局控制器通过光纤连接第一本地控制器和第二本地控制器。

全局控制器包括FPGA单元和主DSP单元,FPGA单元和主DSP单元相互通信连接。

第一本地控制器和第二本地控制器分别包括有第一DSP单元和第二DSP单元。

本实用新型具有如下有益的效果:

本实用新型设计合理,使用方便,可以有效地平衡固态断路器中串联IGBT的关断电压峰值,从而保护了IGBT,提高了断路器系统的可靠性,有很好的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明:

如图1所示,一种适用于固态直流断路器的IGBT串联均压电路,包括全局控制器1、第一采样电路2、第一本地控制器3、第一驱动电路4、第二采样电路5、第二本地控制器6和第二驱动电路7,全局控制器1分别连接第一本地控制器3和第二本地控制器6,第一采样电路2和第一驱动电路4分别连接第一本地控制器3,第二采样电路5和第二驱动电路7分别连接第二本地控制器6,第一多电平换能器13连接第一驱动电路4,第二多电平换能器14连接第二驱动电路7。

全局控制器1通过光纤8连接第一本地控制器3和第二本地控制器6。

全局控制器包括FPGA单元9和主DSP单元10,FPGA单元9和主DSP单元10相互通信连接。

第一本地控制器3和第二本地控制器6分别包括有第一DSP单元11和第二DSP单元12。

工作过程:当断路器需要断开时,由全局控制器中的FPGA统一向各IGBT的驱动电路发送关断信号,与此同时本地控制器中的DSP也接收到这一信号,因此在IGBT 开始关断的同一时刻ADC也被DSP触发开始以恒定的采样周期开始采样。当关断过程结束后,各DSP通过光纤通讯将采样数据统一传送到全局控制器中。全局控制器中的DSP 根据所接收到的各IGBT的关断电压数据进行比较运算并将补偿结果发送到FPGA中。当断路器的下一个关断动作来临时,FPGA根据补偿结果对发送到各IGBT的脉冲信号的延时进行调整,从而实现均衡IGBT关断峰值电压的目的。

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