CN104377941A - 一种负载侧控制igbt串联均压电路 - Google Patents

一种负载侧控制igbt串联均压电路 Download PDF

Info

Publication number
CN104377941A
CN104377941A CN201410759791.6A CN201410759791A CN104377941A CN 104377941 A CN104377941 A CN 104377941A CN 201410759791 A CN201410759791 A CN 201410759791A CN 104377941 A CN104377941 A CN 104377941A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
igbt
auxiliary
branch road
resistance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410759791.6A
Other languages
English (en)
Inventor
陈功
陈敏
刘小松
彭国荣
谢跃飞
李图强
刘启根
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PowerChina Zhongnan Engineering Corp Ltd
Original Assignee
PowerChina Zhongnan Engineering Corp Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by PowerChina Zhongnan Engineering Corp Ltd filed Critical PowerChina Zhongnan Engineering Corp Ltd
Priority to CN201410759791.6A priority Critical patent/CN104377941A/zh
Publication of CN104377941A publication Critical patent/CN104377941A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/088—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/34—Snubber circuits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)

Abstract

本发明公开了一种负载侧控制IGBT串联均压电路，包括至少两个串联的主IGBT，每个主IGBT与一个缓冲均压单元连接；所述缓冲均压单元包括并联在所述主IGBT集电极和发射极之间的RCD缓冲支路；所述RCD缓冲支路与电阻均压支路并联；所述电阻均压支路中点与电压互感器原边绕组一端连接，所述电阻均压支路一端与所述电压互感器原边绕组另一端、辅助IGBT发射极连接；所述电压互感器副边绕组两端与电压跟随器/电压比较器输入端、所述辅助IGBT的发射极连接；所有缓冲均压单元的辅助IGBT集电极均与辅助缓冲支路连接；所述辅助缓冲支路与所述电阻均压支路另一端连接。本发明能避免电压跟随器/电压比较器、辅助IGBT对电阻采样的影响，从而提高采样精度；能保证电路的电压均衡。

Description

一种负载侧控制IGBT串联均压电路
技术领域
本发明涉及一种负载侧控制IGBT串联均压电路。 
背景技术
海上风力发电近来成为国内外研究的热点，而轻型直流输电技术能给风电场提供更多的无功支撑，减小风电场无功补偿设备的投资；避免风电场电压波动对***的可靠性的影响，也提高了风电场对***电压波动的抗干扰能力；轻型直流输电技术比交流电压输电受电压传输距离的影响小很多，更适合于远距离输电；而且轻型直流输电技术能提高风电场的低电压穿越能力。因此大型海上远距离海上输电采用轻型直流输电是最佳选择。但是IGBT换流阀的电压均衡问题一直是轻型直流输电技术的难点。由于IGBT容量的限制，需要多个IGBT串联来提高IGBT的容量，由于IGBT换流阀开关速度快，器件本身存在差异，信号传输不同步等从而将引起电压的分压不均衡，特别是动态电压不均衡时的电应力冲击更可能引起IGBT串联阀烧坏等故障，因此需要***的辅助电路来调节IGBT串联换流阀的电压均衡。
由于RCD缓冲电路特点是电路简单，可靠性好，现在轻型直流输电等应用中常采用RCD缓冲电路作为IGBT串联均压电路。但是RCD缓冲电路吸收的能量直接消耗在电阻上，因而损耗比较大，而且缓冲电容的体积比较大，成本较高。缓冲电容的大小和关断时间是一对矛盾的参数，缓冲电容越大，均压效果会更好，但是关断时间会延长，因而相应损耗会增加。但是缓冲电容较小时，虽然关断时间较短，但是IGBT集电极-发射极两端承受的过电压尖峰可能较大，从而均压效果可能会不是很理想。正常情况下，IGBT栅极不同步在20ns以内，因而正常情况下栅极延时引起的电压不均衡较小，因而在IGBT的集电极-发射极并联一个较小的缓冲电容即可满足均压需求。但是当出现特殊情况的栅极信号不同步时间较长或其他原因引起电压不均衡比较大时，为了确保IGBT串联换流阀能正常工作，需要较大的缓冲电容才能抑制过电压尖峰，实现较好的均压效果。在实际的工程应用中，必须从***的稳定可靠性考虑，因此IGBT串联换流阀是针对最极端情况来选择缓冲电容的大小，导致IGBT串联阀的关段时间较长，关断损耗较大。
现有的解决上述问题的负载侧控制IGBT串联均压电路见图1，其缺陷是采样电压的电阻和电压比较器之间没有隔离措施，导致辅助IGBT等辅助结构对电压采样影响较大，采样精度不高，且该电路包括多个独立的辅助缓冲支路，每个辅助缓冲支路中包括一个电容，电容数量较多，当多个主IGBT上出现过电压且过电压不均衡较大时无法实现电压均衡。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对上述现有技术的不足，提供一种负载侧控制IGBT串联均压电路。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种负载侧控制IGBT串联均压电路，包括至少两个串联的主IGBT，每个主IGBT与一个缓冲均压单元连接；所述缓冲均压单元包括并联在所述主IGBT集电极和发射极之间的RCD缓冲支路；所述RCD缓冲支路与电阻均压支路并联；所述电阻均压支路中点与电压互感器原边绕组一端连接，所述电阻均压支路一端与所述电压互感器原边绕组另一端、辅助IGBT发射极连接；所述电压互感器副边绕组两端与电压跟随器/电压比较器输入端、所述辅助IGBT的发射极连接；所述电压跟随器/电压比较器输出端与所述辅助IGBT栅极连接；所有缓冲均压单元的辅助IGBT集电极均与辅助缓冲支路连接；所述辅助缓冲支路与所述电阻均压支路另一端连接。
本发明中，主IGBT、缓冲均压单元数量均为两个；述辅助缓冲支路包括缓冲电容；两个缓冲均压单元的两个辅助IGBT集电极均与缓冲电容一端连接，所述缓冲电容另一端并联接入两个二极管阴极之间，所述两个二极管阳极分别通过两个电阻均压支路一端与两个主IGBT的集电极连接；所述缓冲电容与放电电阻并联。该辅助缓冲支路结构简单，实现方便。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明结构简单，电压互感器能有效隔离电阻均压支路中的采样电阻和电压跟随器/电压比较器，避免电压跟随器/电压比较器、辅助IGBT对电阻采样的影响，从而提高采样精度；且电压跟随器/电压比较器加在电压互感器副边绕组，能先调节电压互感器的原副边绕组电压比值再进行电压比较，从而更容易通过采样电阻设定参考电压；而且本发明将多个支路公用一个辅助缓冲电容，这样不仅节省了缓冲电容，而且当多个串联IGBT支路出现过电压时，将电容并联在各支路上强制使各个支路上的电压均衡。
 
附图说明
图1为现有的IGBT缓冲电路原理图；
图2为本发明实施例1电路原理图；
图3为本发明实施例2电路原理图。
具体实施方式
如图2所示，本发明实施例包括第一主IGBT                                                和第二主IGBT ，第一主IGBT 和第二主IGBT 串联，两个主IGBT分别与第一RCD缓冲支路、第二RCD缓冲支路并联；第一RCD缓冲支路、第二RCD缓冲支路分别与由、；、串联而成的两个电阻均压支路并联；电压互感器M1、M2原边绕组一端分别与两个电阻均压支路的中点连接，电压互感器M1、M2原边绕组另一端分别与、一端连接（即、分别与电压互感器M1、M2原边绕组并联）；电压互感器M1、M2副边绕组一端分别与电压跟随器、输入端连接，电压互感器M1、M2副边绕组另一端分别与辅助IGBT、的发射极连接；辅助IGBT、的发射极分别与、一端连接；辅助IGBT、的集电极均与缓冲电容一端连接；缓冲电容另一端并联接入二极管、阴极之间，二极管、阳极分别与、一端连接；缓冲电容与放电电阻R0并联。
图3为本发明的另一种实施例，其中运算放大器、用作电压比较器，电压比较器的负输入端输入参考电压。
若串联的IGBT均压效果比较理想，IGBT集电极-发射极出现的过电压比较小时，和作为静态均压电阻（），作为动态均压电路。电阻检测的电压低于电压比较器负输入端设定的阀值电压VREF，不导通，因此R0-Dx2-C0组成的RCD缓冲单元不起作用，辅助电路的工作同于仅有Rx1-Dx1-Cx1辅助缓冲单元参与的工作的情况。因为电容Cx1取值较小（小于值的1/5），从而IGBT换流阀的关断时间和功率损耗也较小，正常情况下IGBT换流阀器件栅极信号同步较为理想因而电压不均衡较小，只需要较小的电容即可满足要求，因此本发明能有效地减小的正常工作状态下的关断时间，从而减小了关断损耗。若IGBT均压效果不是很理想，即某个主IGBT上出现较大的电压时（此时另一个IGBT上分压较小，因此不需要缓冲电容参与工作）。任意一个IGBT集电极-发射极电压还没有达到设定的过电压检测电路参考值以前，仍然只有 Rx1-Dx1-Cx1辅助缓冲单元工作。 R0-Dx2-C0组成的RCD缓冲单元不起作用。当或者的集电极发射极电压达到设定的过电压参考值，上的分压超过的阀值电压，从而使对应的辅助IGBT导通，Rx1-Dx1-Cx1和 R0-Dx2-C0都作为缓冲单元参与过电压的抑制，由于较大（大于5），因而对产生的过电压具有很好的抑制效果。
电压互感器M1、M2将电阻均压支路与电压跟随器/电压比较器隔离开，从而有效防止电压跟随器/电压比较器及辅助IGBT对电阻均压支路采样的干扰，提高采样精度；电压比较器加在电压互感器副边绕组，能先调节电压互感器的原副边绕组电压比值再进行电压比较，从而更容易通过电阻设定参考电压。
本发明多个主IGBT串联时共用一个辅助缓冲支路，即共用一个缓冲电容，两个主IGBT串联，若电压分配不均，该缓冲电容抑制过电压较大的主IGBT上的过电压。但是当多个IGBT串联时，可能存在多个主IGBT上出现过电压的情况，此时出现过电压的主IGBT对应的辅助IGBT会处于导通状态，从而使缓冲电容并联在多个主IGBT上，使出现过电压的主IGBT的电压强行与电容电压相等，达到电压均衡的目的。 

Claims (4)

1.一种负载侧控制IGBT串联均压电路，包括至少两个串联的主IGBT，其特征在于，每个主IGBT与一个缓冲均压单元连接；所述缓冲均压单元包括并联在所述主IGBT集电极和发射极之间的RCD缓冲支路；所述RCD缓冲支路与电阻均压支路并联；所述电阻均压支路中点与电压互感器原边绕组一端连接，所述电阻均压支路一端与所述电压互感器原边绕组另一端、辅助IGBT发射极连接；所述电压互感器副边绕组两端与电压跟随器/电压比较器输入端、所述辅助IGBT的发射极连接；所述电压跟随器/电压比较器输出端与所述辅助IGBT栅极连接；所有缓冲均压单元的辅助IGBT集电极均与辅助缓冲支路连接；所述辅助缓冲支路与所述电阻均压支路另一端连接。
2.根据权利要求1所述的负载侧控制IGBT串联均压电路，其特征在于，所述主IGBT、缓冲均压单元数量均为两个。
3.根据权利要求2所述的负载侧控制IGBT串联均压电路，其特征在于，所述辅助缓冲支路包括缓冲电容；两个缓冲均压单元的两个辅助IGBT集电极均与缓冲电容一端连接，所述缓冲电容另一端并联接入两个二极管阴极之间，所述两个二极管阳极分别通过两个电阻均压支路一端与两个主IGBT的集电极连接；所述缓冲电容与放电电阻并联；所述缓冲电容容值大于5                                               。
4.根据权利要求5所述的负载侧控制IGBT串联均压电路，其特征在于，所述RCD缓冲支路中的电容容值小于所述缓冲电容容值的1/5。
CN201410759791.6A 2014-12-12 2014-12-12 一种负载侧控制igbt串联均压电路 Pending CN104377941A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410759791.6A CN104377941A (zh) 2014-12-12 2014-12-12 一种负载侧控制igbt串联均压电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410759791.6A CN104377941A (zh) 2014-12-12 2014-12-12 一种负载侧控制igbt串联均压电路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104377941A true CN104377941A (zh) 2015-02-25

Family

ID=52556661

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410759791.6A Pending CN104377941A (zh) 2014-12-12 2014-12-12 一种负载侧控制igbt串联均压电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104377941A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002369553A (ja) * 2001-06-07 2002-12-20 Fuji Electric Co Ltd 電力用半導体素子のゲート駆動回路
CN103036469A (zh) * 2012-12-07 2013-04-10 浙江大学 高压脉冲电源
CN203039562U (zh) * 2013-01-14 2013-07-03 湖南大学 一种基于栅极控制的串联igbt均压电路
CN203039657U (zh) * 2013-01-14 2013-07-03 湖南大学 一种igbt缓冲电路
CN203039559U (zh) * 2013-01-14 2013-07-03 湖南大学 一种栅极嵌位的串联igbt均压电路
CN204271892U (zh) * 2014-12-12 2015-04-15 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司 一种负载侧控制igbt串联均压电路

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002369553A (ja) * 2001-06-07 2002-12-20 Fuji Electric Co Ltd 電力用半導体素子のゲート駆動回路
CN103036469A (zh) * 2012-12-07 2013-04-10 浙江大学 高压脉冲电源
CN203039562U (zh) * 2013-01-14 2013-07-03 湖南大学 一种基于栅极控制的串联igbt均压电路
CN203039657U (zh) * 2013-01-14 2013-07-03 湖南大学 一种igbt缓冲电路
CN203039559U (zh) * 2013-01-14 2013-07-03 湖南大学 一种栅极嵌位的串联igbt均压电路
CN204271892U (zh) * 2014-12-12 2015-04-15 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司 一种负载侧控制igbt串联均压电路

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104753044B (zh) 一种混合式全固态高压直流断路器拓扑结构
US20110241431A1 (en) Solar light power generation system, control device, and control method thereof
CN102611291A (zh) 一种单控制单元的输入反激串联输出并联电路
CN203039657U (zh) 一种igbt缓冲电路
CN103117666A (zh) 基于模块化多电平换流器的柔性直流输电双极拓扑结构
CN202749820U (zh) 基于h桥级联型svg功率单元电路
CN204271892U (zh) 一种负载侧控制igbt串联均压电路
CN100546185C (zh) 高压脉冲电路
JP6861923B1 (ja) 蓄電装置および電力系統安定化システム
CN104242614A (zh) 一种基于反馈控制的igbt串联均压装置
CN103269155A (zh) 一种级联拓扑的功率单元的放电控制方法和***
CN104377943A (zh) 一种igbt串联均压电路
CN204258601U (zh) 一种igbt串联均压电路
CN113489354B (zh) 一种光伏发电***及变换电路
CN104362840A (zh) 一种负载侧控制串联igbt均压电路
CN204258603U (zh) 一种负载侧控制串联igbt均压电路
CN203039562U (zh) 一种基于栅极控制的串联igbt均压电路
CN203039559U (zh) 一种栅极嵌位的串联igbt均压电路
CN204258600U (zh) 一种高压igbt串联换流均压电路
WO2021208142A1 (zh) 一种电源***
WO2021208045A1 (zh) 一种电源***
CN204231186U (zh) 一种高压igbt串联均压电路
CN205725460U (zh) 一种输入并联输出并联的半桥变换器及其均流控制***
CN104377942A (zh) 一种高压igbt串联换流均压电路
CN103986308A (zh) 一种多电平变流器直流电容的动态均压电路

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20150225