[发明专利]一种可关断晶闸管的过压保护电路及控制方法

说明书

本发明公开了一种可关断晶闸管的过压保护电路及控制方法，属于电子电路技术领域，其中保护电路包括：关断电路、第一开通电路、第二开通电路和电压采样模块。本发明的保护电路在驱动带电/失电的全过程中实现可关断晶闸管器件阳阴极两端电压接近或超过耐压阈值时，触发可关断晶闸管器件开通，从而避免可关断晶闸管过压击穿；本发明的保护电路不改变现有可关断晶闸管驱动电路的结构，仅新增了若干新的电路模块，并对原有关断电路的失电时的通断特性进行优化，极大降低了电路改造的成本，同时提升了动作的可靠性；本发明的保护电路驱动控制方法，可以有效避免保护电路误动和拒动。

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，特别涉及一种可关断晶闸管的过压保护电路及控制方法。

背景技术

集成门极换流晶闸管（IGCT）是一种用于大容量电力电子装置的新型开关器件，主要由封装在管壳内部的GCT芯片和集成在管壳外部的驱动构成。IGCT驱动主要承担的功能为接受上层控制系统的通信信号，并将其转换为用于开通和关断GCT芯片的电压电流信号。

除IGCT以外，门极关断晶闸管（GTO）、超级门极关断晶闸管（SGTO）、发射极换流晶闸管（ETO）、集成发射极换流晶闸管（IETO）等其他可关断晶闸管器件的驱动电路与IGCT十分类似，其驱动电路可使用相同或类似的方法进行改进。

现有可关断晶闸管驱动几乎没有完善的阳极过压保护机制，因此当可关断晶闸管出现阳极过压时需要依靠外部并联的MOV等限压器件进行保护，否则器件会被击穿。

现有晶闸管的驱动中采用BOD器件实现阳极过压时的触发开通，可以保护晶闸管不被击穿，因此晶闸管在应用时不需要并联MOV。BOD器件和MOV相比，其体积和成本都大幅降低，因此在IGCT领域也可以利用BOD器件实现阳极过压保护。

由于晶闸管不具备主动关断能力，在电流过零时自然关断，驱动不为了保证器件可靠关断而做额外处理，因此当BOD动作时晶闸管可以顺利开通。而可关断晶闸管在关断期间驱动会在其门阴极施加反压，当BOD动作时无法形成触发电流，因此需要在驱动中增加额外的电路来配合实现上述功能。

发明内容

针对上述问题，本发明一种可关断晶闸管的过压保护电路及控制方法，避免可关断晶闸管过压击穿。

一种可关断晶闸管器件的过压保护电路，包括：关断电路，用于根据控制指令，实现可关断晶闸管器件门极与发射极之间的换流；第一开通电路，用于根据控制指令，触发可关断晶闸管器件开通；第二开通电路，用于当可关断晶闸管器件阳极与门极之间的第二电压高于第一电压阀值时，触发可关断晶闸管器件开通；电压采样模块，用于采集可关断晶闸管器件阳极与阴极之间的第一电压，或用于采集可关断晶闸管器件阳极与门极之间的第二电压，当第一电压高于第二电压阀值或第二电压高于第三电压阀值时，向关断电路、第一开通电路发送控制指令。

进一步的，可关断晶闸管器件包括集成门极换流晶闸管、门极关断晶闸管或超级门极关断晶闸管。

进一步的，可关断晶闸管器件包括发射极换流晶闸管或集成发射极换流晶闸管。

进一步的，关断电路包括第一关断电路；其中，可关断晶闸管器件发射极与阴极连接，第一关断电路第一端与可关断晶闸管器件门极连接，第一关断电路第二端与可关断晶闸管器件阴极连接；第一开通电路和第一关断电路并联；第二开通电路第一端与可关断晶闸管器件阳极连接，第二开通电路第二端与可关断晶闸管器件门极、第一开通电路第一端、第一关断电路第一端连接；电压采样模块第一端与第二开通电路第一端、可关断晶闸管器件阳极连接，电压采样模块第二端与第一开通电路第二端、第一关断电路第二端、可关断晶闸管器件阴极连接，或电压采样模块第二端与第一开通电路第一端、第一关断电路第一端、可关断晶闸管器件门极连接。