[实用新型]一种T型三电平IGBT驱动电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种T型三电平IGBT驱动电路，具体涉及一种应用于光伏并网逆变器的T型三电平IGBT驱动电路。

背景技术

光伏并网发电系统主要由光伏阵列模块、逆变器、交流滤波器和电网组成。逆变器是连接光伏阵列模块和电网的关键设备，用以实现控制光伏阵列模块运行于最大功率点和向电网注入正弦电流。光伏并网逆变器对谐波THD(TotalHarmonicDistortion，总谐波失真)、转化效率、安全可靠性等方面具有极高要求。传统的光伏逆变器采用两电平结构，在IGBT驱动电路上采用普通光耦隔离的电路方式，并且不具备过流监测和IGBT过压保护功能，存在一定的缺陷。两电平结构的功率器件损耗较大、转换效率低，而且逆变器输出谐波THD较大，需要更大尺寸的滤波器。两电平结构的共模电压变化率较大，导致共模电流也较大，需要更复杂的EMI(ElectromagneticInterference，电磁干扰)设计满足安全要求。

三电平逆变器与两电平逆变器相比具有以下优点：

1.使用同一电压水平的IGBT时，三电平逆变器可使输出电压及功率增大一倍；2.在无须高电压的应用中，三电平逆变器允许使用较低压的IGBT模块，能提高IGBT开关频率；3.三电平逆变器的电源侧电流比两电平中的电流更接近正弦，正弦性更好，功率因数更高；4.不要求集电极电压达到静态和动态对称，从而简化IGBT驱动的设计，并避免使用外部缓冲电路；5.当使用相同的开关频率时，最终的输出频率可以提高一倍，显然有助于减小无源元件的尺寸和降低开关损耗。

虽然三电平拓扑相较于两电平拓扑有较多的优势，但是普通的三电平拓扑驱动电路不够完善，例如在IGBT关断时所产生的电压尖峰通常高于两电平变换器，因此在抑制关断过压方面，需要进行更多的考虑。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可抑制关断过压的T型三电平IGBT驱动电路。

为此，本实用新型提出的一种T型三电平IGBT驱动电路，用于驱动三电平拓扑模块，包括与三电平拓扑模块相连的门极电路，所述门极电路包括IGBT门极驱动电路，用于将低电压IGBT开关控制信号转化为可驱动IGBT开关的电压信号；还包括过压保护电路、次边信号处理模块，所述的过压保护电路分别与三电平拓扑模块和次边信号处理模块相连，过压保护电路包括有源箝位电路，该有源箝位电路通过具有快速响应特性的瞬态抑制器件对IGBT关断时的电压尖峰进行有效抑制；所述次边信号处理模块至少具有集电极电压监测功能。

本实用新型的优点在于，通过有源箝位电路通过具有快速响应特性的瞬态抑制器件对IGBT关断时的电压尖峰进行有效抑制，可抑制关断过压。

在本实用新型的优选方案中，本实用新型易于制作成即插即用型，控制准确度高、系统损耗小。

本实用新型的其他优点，通过实施例进行进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例电路方框图。

图2是本实用新型实施例电路原理图。

图3是本实用新型实施例即插即用原理示意图。

图4-1是本实用新型实施例中芯片QD2011的应用框图。

图4-2是本实用新型实施例中芯片QD2011的原理框图。

图4-3是本实用新型实施例中芯片QD2011的输入与输出引脚逻辑关系图。

图4-4是本实用新型实施例中芯片QD2011的短路保护原理框图。

图4-5是本实用新型实施例中芯片QD2011的IGBT发射级电压的确定示意图。

图4-6是本实用新型实施例中芯片QD2011的Fault端口波形图。

图4-7是本实用新型实施例中芯片QD2011的门极驱动原理框图。

图4-8是本实用新型实施例中芯片QD2011的有源箝位工作原理图。

具体实施方式

本实用新型下述实施例的主要目的是提供一种应用于光伏并网逆变器的安全可靠性高、控制准确度高、系统损耗小、即插即用的T型三电平IGBT驱动电路。

所解决的技术问题有：

1.通过有源箝位电路，能够有效抑制IGBT关断过程中产生的Vce(集电极与发射极之间电压)电压尖峰，避免瞬时电压超过IGBT的耐压值；

2.设有的短路保护电路具有短路保护功能，并且通过在芯片集电极电压监测端口VCE与接地端GND之间接入充电电容来调节短路保护响应时间，电容的充电时间越长，相应的短路响应时间也会增加；