[实用新型]一种光纤触发的高压固态开关

说明书

技术领域

本实用新型涉及固态开关领域，具体是一种光纤触发的高压固态开关。

背景技术

耐高压、耐大电流的固态开关，不仅在高压而且在食品非热、医疗器械、军事雷达、材料处理等领域都有极大的应用空间。半导体电力开关器件IGBT是一种复合全控型功率半导体器件，它的输入控制极为MOSFET，输出极为GTR，因而既有MOSFET开关速度快，驱动方式简单的特点同时又有GTR耐压高、载流能力强的优点。但是在大功率高电压的场合下，单个IGBT作为高压固态开关仍难以达到要求。为了应用于高电压的领域，将耐压等级低的若干个IGBT进行串联以达到较高耐压等级是一种有效的解决方案，且成本较低，受到了广泛的关注。

在IGBT串联过程中，由于IGBT芯片内部结构的细微差异以及触发装置发出触发信号延时的误差，实际应用中会产生串联IGBT之间电压分布不均的问题，这将大大影响器件的使用寿命和电路的工作效率，严重时会造成设备的损坏。因此，如何使串联的IGBT实现同时通断，是实现IGBT串联的关键技术。

对此现有技术有多种解决方法：一类是针对IGBT栅极驱动信号同步性的栅极驱动控制；一类是针对IGBT功率端电压平衡的动态均压。前者主要通过一个具有纳秒级响应速度的监控电路来实现对每只IGBT驱动信号的闭环控制，控制精度高，电路结构复杂。后者主要通过在IGBT功率端并联一定的缓冲电路来实现IGBT的静态和动态均压，结构简单但可靠性较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光纤触发的高压固态开关，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种光纤触发的高压固态开关，包括高压直流电源、FPGA控制系统、光纤驱动信号传 输部分、光纤故障信号传输部分、IGBT串联电路、与IGBT相等个数的IGBT驱动模块和与IGBT相等个数的IGBT均压电路，所述高压直流电源用于提供电压，高压直流电源的正极与负载的一端相连，负载的另一端与第一个IGBT的集电极相连，第一个IGBT的发射极与第二个IGBT的集电极相连，以此类推，最后一个IGBT的发射极连接高压直流电源的负极，所述FPGA控制系统连接光纤驱动信号传输部分，所述光纤驱动信号传输部分包括光纤发射模块A和光纤接收模块A，所述光纤接收模块A输出连接IGBT驱动模块，通过IGBT驱动模块驱动IGBT进行开通或关断，所述IGBT驱动模块连接IGBT的基极；所述IGBT驱动模块连接光纤故障信号传输部分，光纤故障信号传输部分包括光纤发射模块B和光纤接收模块B，IGBT驱动模块输出连接光纤发射模块B，光纤发射模块B输出连接光纤接收模块B，光纤接收模块B输出连接FPGA控制系统；通过IGBT驱动模块检测过流和短路，IGBT驱动模块输出故障信号给光纤发射模块B，故障信号转换成光信号在光纤中传输到达光纤接收模块B再次转换成电信号，FPGA控制系统检测到故障信号从而进行相应的保护动作，所述均压电路的两端分别连接到各自IGBT的集电极和发射极。

作为本实用新型进一步的方案：所述IGBT均压电路包括静态均压电路和RCD缓冲电路，其中所述静态均压电路由高压电阻R1组成；所述RCD缓冲电路由高压电阻R2、二极管D1和电容C组成。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型在于使用光纤进行控制信号的输入及故障信号的输出，实现了控制端与被控制的高电压、强电流电路之间的电气隔离，采用FPGA，其驱动信号的产生及故障信号的检测能够保持并行执行，延时为纳秒级的，可以为IGBT提供实时有效的保护，同时本实用新型集成度高，电路板体积小，成本低，提供有效的电气隔离，具有过流和短路保护功能，使用灵活方便。

附图说明

图1为本实用新型一种光纤触发的高压固态开关的结构框图。

图2为本实用新型一种光纤触发的高压固态开关中均压电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。