[发明专利]一种基于罗氏线圈的IGCT阳极电流检测装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于罗氏线圈的IGCT阳极电流检测装置及方法。IGCT包括GCT和门驱单元，IGCT阳极电流检测装置包括：布置于门驱单元与GCT接口处的罗氏线圈，以及设置于门驱单元上的电流检测电路。电流检测电路与罗氏线圈相连，当电流检测电路检测到IGCT阳极电流出现过流，则由门驱单元向GCT发出关断信号。本发明能够解决现有IGCT阳极电流检测方式需要上位机参与，会产生关断时延，从而导致时延期间IGCT电流持续增加，引起IGCT关断时电流超过额定致使关断失败的技术问题。

技术领域

本发明涉及功率半导体技术领域，尤其是涉及一种应用于功率半导体器件，尤其是IGCT器件的基于罗氏线圈的阳极电流检测装置及方法。

背景技术

IGCT(Integrated Gate Commutated Thyristors，集成门极换流晶闸管)是一种应用于中压变频器开发的巨型电力电子成套装置中的新型电力半导体开关器件，于1997年由ABB公司提出。IGCT的诞生使得变流装置在功率、可靠性、开关速度、效率、成本、重量和体积等方面都取得了巨大的进展，为电力电子成套装置的设计制造技术带来了新的飞跃。集成门极换流晶闸管(IGCT)通常包括门极换流晶闸管(GCT)和门驱单元，具体是将GTO芯片与反并联二极管，以及门极驱动电路集成在一起，再与其门极驱动器在外围以低电感方式连接。IGCT器件结合了晶体管的稳定关断能力和晶闸管低通态损耗的优点，在导通阶段发挥晶闸管的性能，在关断阶段呈现晶体管的特性。因此，IGCT器件具有电流大、阻断电压高、开关频率高、可靠性高、结构紧凑、低导通损耗等特点，而且成本低、成品率高，有着很好的应用前景。同时，由于IGCT的高速开关能力而无需缓冲电路，所以所需的功率元件数目更少，运行的可靠性大大增高。IGCT器件集IGBT(绝缘门极双极性晶体管)的高速开关特性和GTO(门极关断晶闸管)的高阻断电压和低导通损耗特性于一体。基于以上优点，IGCT器件在电力系统电网装置(100MVA)和中功率工业驱动装置(5MW)等中压变频器领域内已成功地应用了10余年时间。

在IGCT应用技术领域，如何对变流器中的IGCT器件进行过流检测和保护一直是一个重点和难点。现有的IGCT变流器保护方式是通过检测变流器桥臂电抗器两端电压得到电流大小产生过流或短路信号，并经上位机处理后再发送给门驱单元执行关断动作。现有检测方法由于有上位机的参与，会产生器件关断时延，时延期间IGCT的电流持续增加，导致IGCT关断时电流可能超过额定致使其关断失败。同时，由于现有检测方法受被测物本身的精度限制，因此测量结果不精确。

罗氏线圈是一种空心环形的线圈，可以直接套在被测量的导体上，通过导体中流过的交流电流会在导体周围产生一个交替变化的磁场，从而在线圈中感应出一个与电流变比成比例的交流电压信号。线圈的输出电压可以利用公式Vout＝M*di/dt来表示，其中，M为线圈的互感，di/dt则是电流的变比。线绕罗氏线圈具有精度高、测量频率范围宽、响应速度快、体积小等优点。但是，罗氏线圈应用于电流的检测也具有绕线方式不一致、分散性大、易受外界干扰、测量结果不准确等诸多严重的缺陷。

因此，研制一种IGCT阳极电流检测装置及方法，避免产生器件关断时延，以及在时延期间IGCT的电流持续增加，导致IGCT关断时电流可能超过额定致使其关断失败的现象，同时保准测量结果准确成为当前亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于罗氏线圈的IGCT阳极电流检测装置及方法，解决现有检测方式需要上位机参与，会产生关断时延，从而导致时延期间IGCT电流持续增加，引起IGCT关断时电流超过额定致使关断失败的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种基于罗氏线圈的IGCT阳极电流检测装置的技术实现方案，一种基于罗氏线圈的IGCT阳极电流检测装置，IGCT包括GCT和门驱单元，所述装置包括：

布置于所述门驱单元与所述GCT接口处的罗氏线圈；