[发明专利]一种适合应用于高压领域的取能电路

说明书

技术领域

本发明属于电力电子应用领域，涉及一种适合应用于高压领域的取能电路，尤其解决了全控型开关器件串联使用时门极驱动电路的供能问题。

背景技术

现有的高电压大功率电力电子开关器件应用时，为驱动电路提供电能的方式主要有两种，其一为外供低压电源、其二为高压侧自取能。

对于外供低压电源的供能方式，随着电压等级的提高，设备隔离要求相应提高，而通常使用的磁隔离脉冲变压器体积与制造难度大大增加，在电力系统STACOM或HVDC Flexible这些应用场合中这种方案适用性较小。

对于高压侧自取能方式，通常采用特殊电流互感器的CT取能方式，这种方法较广泛应用于传统直流输电、可控串补等以晶闸管为开关器件的场合中，其特点为线路中流过大电流时CT二次侧获得能量，再通过功率变换电路输出所需要的电压。由于晶闸管为半控型开关器件，开通时电流流过CT取能电路获得能量，关断时流过晶闸管的电流过零时自然关断。然而对于全控型器件如IGBT开通关断都需要驱动能量，这种CT取能的方式不能满足要求。

针对高压场合串联使用的高频可关断开关器件，目前没有较简单可靠的驱动供能方式。

发明内容

本发明的主要目的，在于提供一种适用于高压领域、关断功率开关器件仍能驱动供能电路，实现电路简单、可靠、且与开关器件的参考电位相同，无需增加高压隔离设备。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种适应于高压领域的取能电路，包括缓冲电路、限幅电路和功率变换电路，其特征在于在开关器件的两个功率极并联缓冲电路；所属缓冲电路包含二极管、电阻和缓冲电容，缓冲电路为二极管与电阻串联后与缓冲电容并联； 

所述限幅电路并联在缓冲电容两端，限幅电路包括电流限制电路和电压限制电路，通过电压限制电路将功率变换电路输入电压稳定在一定值。所述高压取能电路从开关器件缓冲电路上获得能量为驱动电路供电。限幅电路输出接功率变换电路。

关断时功率开关器件承受高压，为了限值过电压，通常在开关器件的两个功率极（集电极和发射极）并联缓冲电路；所属缓冲电路中应该包括整流二极管、限流电路与缓冲电容，关断时功率器件承受高压，因此缓冲电容充电。

所述限幅电路并联在缓冲电容两端，限幅电路包括电流限制电路和电压限制电路，通过电流限制电路来限制功率变换电路输入电流不至于过大，通过电压限制电路将功率变换电路输入电压稳定在一定值。

所述功率变换电路为变换输出电压变低的DC/DC变换器。根据驱动电路的供电需求所述功率变换电路可以提供多路稳定输出的电压。

本发明的有益效果：本发明是一种可行的取能方式，可从与开关器件功率极并联的缓冲电路上获得驱动电路能量。本发明的取能电路实现简单，工作可靠；本发明的取能电路不存在高压隔离的问题，体积小，容易与驱动电路实现集成化；本发明的取能电路在主回路阀体充电后即可获得能量，电路启动工作容易；本发明的取能电路可应用于各种功率半导体器件，适用范围广。

 

附图说明

图1是依据本发明的取能电路示意图。

图2是本发明中缓冲电路的一种实现电路图。

图3是本发明中限幅电路的结构示意图。

图4是本发明中电流限制电路第一种实施电路。

图5是本发明中电流限制电路第二种实施电路。

图6是本发明中电流限制电路第三种实施电路。

图7是本发明中电流限制电路第四种实施电路。

图8是本发明中电压限制电路的一种实施电路。

图9是本发明中功率变换电路的一种实施电路。

 

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。

如图1所示，为一种适用于高压领域的取能电路示意图，开关器件选择为IGBT，图中1为取能电路，其输入分别连接于IGBT的集电极(C)和发射极(E)，输出连接与IGBT驱动电路电源输入端，图中2为IGBT缓冲电路，其两个输出端分别连接限幅电路4的输入，限幅电路输出连接功率变换电路5，功率变换电路输出为驱动电路6所需要的电压值。由于整个取能电路的参考电位与驱动电路相同都为IGBT的发射极，因此不需额外的绝缘设备来提供高压隔离，大大减小了功能电路的体积。