[实用新型]一种负载侧控制IGBT串联均压电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种负载侧控制IGBT串联均压电路。

背景技术

随着IGBT技术的成熟和容量的提高，IGBT的应用越来越广泛，但由于IGBT的开通和关断速度快，受电路的杂散电感影响和串联的IGBT分压的不均衡，需要通过RCD缓冲电路来抑制IGBT集电极发射极关断过电压。特别在海上风力发电、轻型直流输电等大功率IGBT的应用场合中，通常在每一个IGBT的集电极和发射极两端并联RCD缓冲电路来抑制过电压从而实现电压均衡。传统的IGBT串联中的RCD缓冲电路是通过电容对电压的抑制作用来减小过电压尖峰的出现。当IGBT串联阀开始关断，IGBT的集电极-发射极开始承受电压，此时并联在IGBT集电极-发射极的缓冲电容就开始充电来减缓关断速度，直到关断结束IGBT的集电极-发射级电压恒定后，缓冲电容才停止工作。为下一个关断做准备，缓冲电容上吸收的能量将在IGBT导通时间内通过电阻释放。

RCD缓冲电路特点是电路简单，可靠性好，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。

现有的解决上述问题的负载侧控制IGBT串联均压电路见图1，其缺陷是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

本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种构负载侧控制IGBT串联均压电路，简化电路结构，实现电压均衡，提高电路反应速度，降低损耗。

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IGBT串联均压电路，包括至少两个串联的主IGBT，每个主IGBT与一个电压检测电路并联，每个电压检测电路与一个辅助IGBT的栅极连接，每个辅助IGBT的发射极与对应的主IGBT的发射极连接；所有的辅助IGBT集电极均与辅助缓冲支路连接；所述辅助缓冲支路与所有主IGBT的集电极连接。

本实用新型主IGBT数量为两个；第一主IGBT和第二主IGBT的集电极和发射极之间分别并联有第一电压检测电路、第二电压检测电路；所述第一电压检测电路、第二电压检测电路分别与第一辅助IGBT的栅极、第二辅助IGBT的栅极连接；所述第一辅助IGBT的发射极、第二辅助IGBT的发射极分别与所述第一主IGBT的发射极、第二主IGBT的发射极连接；所述第一辅助IGBT的集电极、第二辅助IGBT的集电极均与辅助缓冲支路连接。

所述辅助缓冲支路包括缓冲电容；所述第一辅助IGBT、第二辅助IGBT的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与第一主IGBT集电极、第二主IGBT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。

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，只包含一个辅助缓冲支路，共用一个缓冲电容，简化了电路结构，而且当串联的多个IGBT上出现电压不均衡时，公用的辅助IGBT能强制实现电压的均衡，从而更好地实现电路的电压均衡，电路反应速度快，损耗较低。

附图说明

图1为现有的IGBT缓冲电路原理图；

图2为本实用新型第一实施例电路原理图；

图3为本实用新型第二实施例电路原理图。

具体实施方式