[发明专利]一种绝缘栅双极型晶体管串联阀结构

说明书

本发明公开一种绝缘栅双极型晶体管串联阀结构，包括：绝缘栅双极型晶体管串联模块、超级电容器、充电模块和状态监控模块；充电模块包括：电源和多个充电单元，每一充电单元包括：储能电容器和二极管；状态监控模块包括：主控制器和多个分控制器，主控制器用于根据每一储能电容器两极板的电压逐级控制每一级的绝缘栅双极型晶体管单元导通，以及，根据后一级的储能电容器的两极板的电压判断前一级的绝缘栅双极型晶体管单元是否导通。本发明实现对绝缘栅双极型晶体管及其驱动电路故障的判断，精确定位故障及异常出现位置，实现故障的在线监测自诊断功能。

技术领域

本发明涉及绝缘栅双极型晶体管串联阀技术领域，尤其涉及一种绝缘栅双极型晶体管串联阀结构。

背景技术

为了实现高压脉冲装置中承受高电压、大电流的高压直流开关，需要多个绝缘栅双极型晶体管模块串联组合，而每个串联模块的驱动电路需要独立的供电电源，同时控制信号也需要向各个模块进行隔离传输。由于绝缘栅双极型晶体管模块及其驱动电路成本较高，绝缘栅双极型晶体管器件的故障或参数变化，供电电源故障、驱动电路以及光纤延时参数等的变化会对串联绝缘栅双极型晶体管模块的安全工作带来严重危害，因此需要研究绝缘栅双极型晶体管串联模块的故障自动识别以及参数的在线测量技术。

发明内容

本发明实施例提供了一种绝缘栅双极型晶体管串联阀结构，以解决现有技术缺少对绝缘栅双极型晶体管串联模块的故障自动识别以及参数的在线测量的装置的问题。

本发明实施例公开了如下的技术方案：

一种绝缘栅双极型晶体管串联阀结构，包括：绝缘栅双极型晶体管串联模块、超级电容器、充电模块和状态监控模块；所述绝缘栅双极型晶体管串联模块包括多个逐级串联的绝缘栅双极型晶体管单元；所述充电模块包括：电源和多个充电单元，每一所述充电单元包括：储能电容器和二极管，每一所述储能电容器的两极板并联在每一级的所述绝缘栅双极型晶体管单元的两端，每一所述二极管的正极连接所述电源的正极，每一所述二极管的负极连接每一所述储能电容器的一极板，每一所述储能电容器的另一极板连接所述电源的负极；所述状态监控模块包括：主控制器和多个分控制器，每一所述分控制器连接每一所述储能电容器，用于采集所述储能电容器两极板的电压后，将所述储能电容器两极板的电压发送到所述主控制器，所述主控制器连接每一级的所述绝缘栅双极型晶体管单元，用于根据每一所述储能电容器两极板的电压逐级控制每一级的所述绝缘栅双极型晶体管单元导通，以及，根据后一级的所述储能电容器的两极板的电压判断前一级的所述绝缘栅双极型晶体管单元是否导通。

进一步，每一级的所述绝缘栅双极型晶体管单元包括：绝缘栅双极型晶体管、DC-DC稳压电路、绝缘栅双极型晶体管驱动电路、动态均压电容和静态均压电阻；所述DC-DC稳压电路并联在所述储能电容器的两极板上，所述DC-DC稳压电路的输出端连接所述绝缘栅双极型晶体管驱动电路的输入引脚，所述绝缘栅双极型晶体管驱动电路的门极引脚连接所述绝缘栅双极型晶体管的门极，所述绝缘栅双极型晶体管驱动电路的集电极引脚连接所述绝缘栅双极型晶体管的集电极，所述绝缘栅双极型晶体管驱动电路的发射极引脚分别连接所述绝缘栅双极型晶体管的发射极和所述储能电容器的另一极板，所述动态均压电容的两极板并联在所述静态均压电阻的两端，所述动态均压电容的一极板连接所述绝缘栅双极型晶体管的集电极，所述动态均压电容的另一极板连接所述绝缘栅双极型晶体管的发射极。

进一步：若同一级的所述分控制器采集得到的所述储能电容器的两极板的电压位于所述DC-DC稳压电路的宽电压输入范围内，则所述主控制器控制该级所述绝缘栅双极型晶体管导通。

进一步：在逐级控制每一级的所述绝缘栅双极型晶体管导通的过程中，若后一级的所述分控制器采集得到的所述储能电容器的两极板的电压未上升到预设阈值或未发生变化，则所述主控制器判断前一级的所述绝缘栅双极型晶体管未导通。