功率开关器件串联限压电路制造技术

本发明专利技术涉及一种功率开关器件串联限压电路，包括由多个功率开关器件Ｑ１～Ｑｎ组成的功率开关器件串联支路，所述功率开关器件包括控制端、高端ＳＤ和低端ＷＤ，所述功率开关器件串联支路中，多个功率开关器件Ｑ１～Ｑｎ串联方式为一个功率开关器件的高端ＳＤ与另一个功率开关器件的低端ＷＤ依次串联，还包括多个能量暂存电路Ｋ１～Ｋｎ，每个功率开关器件的两端对应并联一个能量暂存电路，用于储存各个功率开关器件开、关不同步而短暂流过的负载电流的能量，还包括对所述功率开关器件串联支路进行限压的集中限压电路Ｈ。本发明专利技术限压电路使用一个集中限压功能电路Ｕ，一次完成调节电压限制值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种限压电路，尤其涉及一种对串联应用的每个功率开关器件两端电 压进行自动幅度限定的电路，同时具有能量回收功能的限压电路。
技术介绍
电网提供给用户的电能形式通常是工频(50Hz或60Hz)交流电能，而用户实际使 用的却千差万别，如使用直流电的(如电解铝)、有使用高频交流的(如感应加热)，有需要 频率电压可调的(如电动机变频调速)等等，所以经常需要用变流器进行电能变换。其中 功率开关器件是变流器的核心部件，是实现电能变换的常用和有效手段。限于目前半导体工业的水平，例如目前可以批量提供的绝缘栅双极晶体管IGBT 的耐压限值为1700伏、3300伏等级，还无法用单个功率开关器件直接处理高电压，如10千 伏、500千伏等，同时也由于低压功率开关器件的成本较低，因此，实际应用中常常将低压功 率开关器件串联起来，使用多只串联来解决耐压不足的问题。由于功率开关器件和其控制 电路的参数具有离散性，包括温度敏感性和时变性，功率开关器件的开通过程、关断过程的 时间长短可能不一致，会造成功率开关器件串联支路中，开通过程较长、关断过程较短的功 率开关器件承受较高的电压，截止时器件漏电流小的承受较高的电压。较高的电压对功率 开关器件工作不利，甚至超过功率开关器件的耐压限值而导致其击穿损坏。所以，功率开关 器件串联应用时，需要采取特别措施，限制其两端电压在安全的范围内，比如在其耐压限值 的70%以内。针对功率开关器件串联应用，目前使用的技术方法是在每个功率开关器件上并联 一个动静态均压吸收单元电路，该单元电路由二极管、电容、并联稳压电路构成，可以实现 电压限制功能。如中国专利技术专利申请“一种能自动均压的串联式功率开关桥臂”(申请号 01108712. 9)，公布了一种功率开关器件两端电压的限制电路，其电路形式如图1所示。现有使用技术方法存在如下缺陷第一，一个功率开关器件对应一个并联稳压电 路，并联稳压电路使用的数量多，元件个数多，利用率较低。第二，而且每个并联稳压电路需 要独立调试，改变稳压值时，需要改动所有的并联稳压电路，工作量大。第三，并联稳压电路 采用能量消耗型设计，需要消耗电能，导致应用此技术的整机效率下降。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是克服现有技术中，并联稳压电路使用的数量多，元件个 数多，利用率较低，同时，每个并联稳压电路需要独立调试，改变稳压值时，需要改动所有的 并联稳压电路，工作量大的技术问题。本专利技术还克服现有技术中，并联稳压电路采用能量消 耗型设计，需要消耗电能，导致应用此技术的整机效率下降等技术问题。本专利技术的技术方案是提供一种功率开关器件串联限压电路，包括由多个功率开 关器件Q1 Qn组成的功率开关器件串联支路，所述功率开关器件包括控制端、高端SD和 低端WD，所述功率开关器件串联支路中，多个功率开关器件Q1 Qn串联方式为一个功率4开关器件的高端SD与另一个功率开关器件的低端WD依次串联，其特征在于，还包括多个能 量暂存电路K1 Kn，每个功率开关器件并联一个能量暂存电路，所述能量暂存电路K1 Kn分别包括箝位二极管D1 Dn、储能电容C1 Cn、静态均压电阻R1 Rn、储能返回端 CF1 CFn，每一个能量暂存电路中，所述储能电容和静态均压电阻并联后形成储能返回端 再与所述箝位二极管串联，还包括对所述功率开关器件串联支路进行限压的集中限压电路 H，所述集中限压电路H包括限压功能电路U以及多个将所述相应能量暂存电路K暂存的能 量集中的能量集中二极管JD2 JDn，所述多个能量集中二极管JD2 JDn的阳极、阴极依 次串联，所述多个能量集中二极管JD2 JDn的阳极分别与储能返回端CF2 CFn相连，所 述能量集中二极管JD2的阴极与能量返回端CF1相连。本专利技术的进一步技术方案是所述能量暂存电路中，储能电容和静态均压电阻并 联后，一端与箝位二极管的阴极连接形成储能返回端，另一端连接到与所述能量暂存电路 并联的功率开关器件的低端WD，所述箝位二极管的阳极连接到与所述能量暂存电路并联的 功率开关器件的高端SD。本专利技术的进一步技术方案是所述能量暂存电路中，储能电容和静态均压电阻并 联后，一端与箝位二极管的阳极连接形成储能返回端，另一端连接到与所述能量暂存电路 并联的功率开关器件的高端SD，所述箝位二极管的阴极连接到与所述能量暂存电路并联的 功率开关器件的低端WD。本专利技术的进一步技术方案是所述集中限压电路H包括限压功能电路U以及多个 将所述相应能量暂存电路K暂存的能量集中的能量集中二极管JD2 JDn，所述多个能量集 中二极管JD2 JDn的阳极、阴极依次串联，所述JD2 JDn的阳极分别与相应的多个能量 返回端CF2 CFn相连，所述JD2的阴极与第一个能量返回端CF1相连，所述集中限压电路 H还包括能量集中二极管JD1，所述限压功能电路U的高电压端U+与能量集中二极管JD1 的阴极相连，低电压端U-与第一个所述功率开关器件Q1的高端SD相连，所述能量集中二 极管JD1的阳极与第一个所述能量暂存电路K1的能量返回端CF1相连。本专利技术的进一步技术方案是所述集中限压电路H包括限压功能电路U以及多个 将所述相应能量暂存电路K暂存的能量集中的能量集中二极管JD2 JDn，所述多个能量集 中二极管JD2 JDn的阳极、阴极依次串联，所述JD2 JDn阳极分别与相应的多个能量返 回端CF2 CFn相连，所述JD2的阴极与第一个能量返回端CF1相连，所述集中限压电路H 还包括能量集中二极管JD1，所述限压功能电路U的低电压端U-与能量集中二极管JD1的 阳极相连，高电压端U+与最末一个所述功率开关器件Qn的低端WD相连，所述能量集中二 极管JD1的阴极与最末一个所述能量暂存电路Kn的能量返回端CFn相连。本专利技术的进一步技术方案是所述除能量集中二极管JD1外的其它能量集中二极 管两端与相邻的两个储能返回端CF相连或者间隔一个或多个储能返回端CF相连。本专利技术的进一步技术方案是所述限压功能电路U为将流入的能量返回供电电源 或提供给负载的变换器。本专利技术的进一步技术方案是还包括用于吸收所述功率开关器件浪涌电压的浪涌 吸收电路或元件LY1 LYn，所述浪涌吸收电路或元件LY1 LYn分别与相应的所述功率开 关器件Q1 Qn并联。本专利技术的进一步技术方案是所述能量集中二极管JD由一个二极管串联一个电5感组成。本专利技术的技术效果是提供一种功率开关器件串联限压电路，该限压电路使用一 个集中限压电路，一次完成调节电压限制值。同时采用多个与功率开关器件配合使用的能 量暂存电路，将限压电路流入的能量返回供电电源或提供给负载而得到有效利用，提高整 体效率。附图说明图1为现有技术串联式功率开关桥臂的电路图；图2为本专利技术的电路图。图3为本专利技术另一种实施方式的电路图。图4为本专利技术功率开关器件稳定导通时的等效电原理图。具体实施例方式下面结合具体实施例，对本专利技术技术方案进一步说明。 如图2所示，本专利技术的具体实施方式是提供一种功率开关器件串联限压电路，包 括由多个功率开关器件Q1 Qn组成的功率开关器件串联支路，所述功率开关器件包括控 制端、高端SD和低端WD。所述功率开关器件串联支路中，多个功率开关器件Q1 Qn串联 方式为一个功率开关器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率开关器件串联限压电路，包括由多个功率开关器件Ｑ１～Ｑｎ组成的功率开关器件串联支路，所述功率开关器件包括控制端、高端ＳＤ和低端ＷＤ，所述功率开关器件串联支路中，多个功率开关器件Ｑ１～Ｑｎ串联方式为一个功率开关器件的高端ＳＤ与另一个功率开关器件的低端ＷＤ依次串联，还包括多个能量暂存电路Ｋ１～Ｋｎ，每个功率开关器件两端并联一个能量暂存电路，所述能量暂存电路Ｋ１～Ｋｎ分别包括箝位二极管Ｄ１～Ｄｎ、储能电容Ｃ１～Ｃｎ、静态均压电阻Ｒ１～Ｒｎ、储能返回端ＣＦ１～ＣＦｎ，每一个能量暂存电路中，所述储能电容和静态均压电阻并联后形成储能返回端再与所述箝位二极管串联，其特征在于，还包括对所述功率开关器件串联支路进行限压的集中限压电路Ｈ，所述集中限压电路Ｈ包括限压功能电路Ｕ以及多个将所述相应能量暂存电路Ｋ暂存的能量集中的能量集中二极管ＪＤ２～ＪＤｎ，所述多个能量集中二极管ＪＤ２～ＪＤｎ的阳极、阴极依次串联，所述多个能量集中二极管ＪＤ２～ＪＤｎ的阳极分别与储能返回端ＣＦ２～ＣＦｎ相连，所述能量集中二极管ＪＤ２的阴极与能量返回端ＣＦ１相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：范家闩，
申请(专利权)人：深圳市科陆变频器有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]