一种高压IGBT串联换流均压电路制造技术

本发明专利技术公开了一种高压IGBT串联换流均压电路，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；缓冲均压单元包括并联在主IGBT集电极和发射极之间的电阻均压支路；电阻均压支路中点与电压跟随器/电压比较器输入端连接；电压跟随器/电压比较器输出端、电阻均压支路一端分别与电压互感器原边绕组第一输入端、第二输入端连接；电压互感器次边绕组两端分别与辅助IGBT的栅极、发射极连接；辅助IGBT的发射极与电压互感器原边绕组第二输入端连接；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；辅助缓冲支路与所述电阻均压支路另一端连接。本发明专利技术能避免辅助IGBT对电阻采样的影响，从而提高采样精度；保证电路的电压均衡。

【技术实现步骤摘要】
一种高压IGBT串联换流均压电路
本专利技术涉及一种高压IGBT串联换流均压电路。
技术介绍
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系统的可靠性 的影响，也提高了风电场对系统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，因此需要外围的辅助电路来调节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 系统的稳定可靠性考虑，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高压IGBT串联换流均压电路见图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 样不精确；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上出现过电压时，无法实现电压均衡；RCD缓冲支路的存在，导致 IGBT开关速度降低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对上述现有技术的不足，提供一种高压IGBT串 联换流均压电路。 为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种高压IGBT串联换流均压 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电阻均压支路；所述电阻均压支路中 点与电压跟随器/电压比较器输入端连接；所述电压跟随器/电压比较器输出端、电阻均压 支路一端分别与电压互感器原边绕组第一输入端、第二输入端连接；所述电压互感器次边 绕组两端分别与辅助IGBT的栅极、发射极连接；所述辅助IGBT的发射极与电压互感器原边 绕组第二输入端连接；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。 所述主IGBT、缓冲均压单元数量均为两个；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。该辅助缓冲支路结构简单，实现方 便。 与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果为：本专利技术结构简单，电压互感器能有 效隔离电阻均压支路中的采样电阻和辅助IGBT，避免辅助IGBT对电阻采样的影响，从而提 高采样精度；且电压跟随器加在电压互感器原边，通过电阻与电压比较器的配合来设定参 考电压，然后通过高电平输出，对电压互感器的精度要求较低；本专利技术的辅助缓冲支路公用 一个电容，当过电压较大或者多个辅助IGBT均出现较大过电压时，辅助的缓冲电容能强制 使串联IGBT的电压均衡；本专利技术省去了 RCD缓冲支路，提高了 IGBT的开关速度。 【附图说明】 图1为现有的IGBT缓冲电路原理图； 图2为本专利技术实施例1电路原理图； 图3为本专利技术实施例2电路原理图。 【具体实施方式】 如图2所示，本专利技术实施例1包括第一主IGBT 忑和第二主IGBT冬，第一主IGBT為和第二主IGBT 串联，两个主IGBT分别与由 、i^ 、i^串联而成的两个电阻均压支路并联；电压跟随器输入端分别接入 及12、為S之间、義Q、*^21之间；电压跟随器?输出端、-端分别与电压互感器A原边绕 组两端连接；电压跟随器零2输出端、*?35-端分别与电压互感器仏原边绕组两端连接，电 压互感器A副边绕组两端分别与第一辅助IGBT &栅极和发射极连接，电压互感器M2副 边绕组两端分别与第二辅助IGBT &栅极和发射极连接；第一辅助IGBT &、第二辅助 IGBT 2^3的发射极分别与、^33 一端连接；第一辅助IGBT 、第_辅助IGBT 的集 电极均与缓冲电容G-端连接；缓冲电容另一端并联接入二极管1?、阴极之间，二 极管1?、&阳极分别与-端连接；缓冲电容与放电电阻R(1并联。 如图3所示，本专利技术实施例2包括第一主IGBT^Z^P第二主IGBT z2,第一主IGBT 忑和第二主IGBT奚串联，两个主IGBT分别与由串联而成的两个电阻 均压支路并联；电压比较器_、吗正输入端分别接入4、為3之间、知、之间； 电压比较器负输入端分别输入参考电压vKEF (阀值电压）；电压比较器输 出端、4 一端分别与电压互感器Mi原边绕组两端连接；电压比较器Mil输出端、J!B - 端分别与电压互感器M2原边绕组两端连接，电压互感器A副边绕组两端分别与第一辅助 IGBT 栅极和发射极连接，电压互感器M 2副边绕组两端分别与第二辅助IGBT Zp栅极和 发射极连接；第一辅助IGBT 2、第二辅助IGBT 2?的发射极分别与、13-端连接；第 一辅助IGBT 、第二辅助IGBT &的集电极均与缓冲电容-端连接；缓冲电容q另一 端并联接入二极管&阴极之间，二极管&阳极分别与-端连接；缓冲 电容Q与放电电阻&并联。 若串联的主IGBT均压效果比较理想，主IGBT集电极-发射极出现的过电压比较 小时，R xl和Rx2(jc= 12)作为静态均压电阻，4和检测的电压低于ZFx的阀值电压，从而 的栅极-发射极电压将低于阀值电压，因此辅助缓冲支路不起作用。正常情况下IGBT换 流阀器件栅极信号同步较为理想因而IGBT电压不均衡较小，只需要较小的电容即可满足 IGBT串联阀的电压不均衡抑制要求，因此该专利技术能有效地减小正常工作状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压IGBT串联换流均压电路，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电阻均压支路；所述电阻均压支路中点与电压跟随器/电压比较器输入端连接；所述电压跟随器/电压比较器输出端、电阻均压支路一端分别与电压互感器原边绕组第一输入端、第二输入端连接；所述电压互感器次边绕组两端分别与辅助IGBT的栅极、发射极连接；所述辅助IGBT的发射极与电压互感器原边绕组第二输入端连接；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。

【技术特征摘要】
1. 一种高压IGBT串联换流均压电路，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 发射极之间的电阻均压支路；所述电阻均压支路中点与电压跟随器/电压比较器输入端连 接；所述电压跟随器/电压比较器输出端、电阻均压支路一端分别与电压互感器原边绕组 第一输入端、第二输入端连接；所述电压互感器次边绕组两端分别与辅助IGBT的栅极、发 射极连接；所述辅助IGBT的发射极与电压互感器原边绕组第二输入端连接；所有缓冲均压 单元的辅助IGBT集电极均...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈功，陈敏，刘小松，刘国频，李图强，颜彪，刘启根，
申请(专利权)人：中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43