[发明专利]一种可控开关器件的驱动电路及可控开关器件单元

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种可控开关器件的驱动电路及可控开关器件单元。

背景技术

在大功率电力电子技术领域，由于受到可控开关器件损耗与散热的限制，开关器件开关的频率往往不会很高，以功率为几百kW的光伏逆变器为例，两电平逆变器中的开关器件的开关频率往往在2-5kHz，三电平逆变器中的开关器件的开关频率往往在5-12kHz。因此，在开关频率比较低的中大功率应用场合，IGBT模块的导通损耗在总损耗中占主导地位。因此，通过降低IGBT的模块损耗，从而降低IGBT模块的导通损耗是一个有效途径。

IGBT模块导通损耗与IGBT导通时间、导通电流和通态压降成正比。导通时间、导通电流往往由使用IGBT模块的系统的具体应用决定，不能自由改变；通态压降与IGBT的结温及驱动电压有关。

目前的IGBT一般采用固定电压驱动，最常见的就是高电平15V驱动IGBT门极。在使用IGBT的系统一定时，导通电流相等的情况下，IGBT的结温越低，该IGBT的通态压降越小，但相应的散热成本会有较大增加。另外，导通电流相等的情况下，IGBT的驱动电压Vge增大，该IGBT的通态压降Vce会有所下降；但是，IGBT的驱动电压Vge增大后，IGBT模块发生短路时的短路电流也会增加，导致短路关断尖峰电压可能过大而超出其安全工作范围。

IGBT在发生短路后到IGBT被关断之前的时长为承受短路电流的时长，如果IGBT发生短路后，未能在IGBT承受短路电流的最大时长内关闭IGBT，则IGBT会损坏。

综上所述，目前的可控开关器件采用固定电压驱动，当驱动电压较低时，可控开关器件的通态压降较大，导致可控开关器件的导通损耗较大，可控开关器件的短路电流较小；当驱动电压较高时，可控开关器件的通态压降较小，可控开关器件的导通损耗较小，但此时，可控开关器件的短路电流较大，导致短路关断尖峰电压可能过大而超出其安全工作范围。

发明内容

本发明实施例提供了一种可控开关器件的驱动电路及可控开关器件单元，用以解决目前的可控开关器件由于采用固定电压驱动，导致要么存在导通损耗较大，要么存在短路关断尖峰电压过大而超出其安全工作范围的问题。

第一方面，提供一种可控开关器件的驱动电路，包括逻辑控制电路、放大电路、短路检测电路、驱动电平切换电路；

所述短路检测电路，用于在检测到可控开关器件短路时，向驱动电平切换电路和逻辑控制电路输出第一指示信号；并在检测到可控开关器件未短路时，向驱动电平切换电路和逻辑控制电路输出第二指示信号；

驱动电平切换电路，用于在接收到第一指示信号时，采用第一电平的电压信号驱动可控开关器件的控制端；并在接收到第二指示信号时，停止采用第一电平的电压信号驱动可控开关器件的控制端；

逻辑控制电路，用于在接收到第一指示信号、且驱动电平切换电路采用第一电平的电压信号驱动可控开关器件的控制端后，关断可控开关器件；并在接收到第二指示信号时，向放大电路输出控制信号，使放大电路在第二电平的电压信号的驱动下将该控制信号放大，放大后的控制信号用于驱动可控开关器件的控制端，放大后的控制信号中能够使可控开关器件开通的信号的电平为第二电平；其中，第一电平低于第二电平，第一电平的电压信号能够使可控开关器件开通。

结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述驱动电平切换电路包括分压电路和第一开关电路；

分压电路，用于对第二电平的电压信号进行分压，并输出分压后的电压信号作为第一电平的电压信号；

第一开关电路，用于在接收到第一指示信号且可控开关器件的控制端的电平高于第一电平时，采用第一电平的电压信号驱动可控开关器件的控制端；并在接收到第二指示信号时，停止采用第一电平的电压信号驱动可控开关器件的控制端。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述分压电路包括第一电阻和稳压二极管；

所述第一电阻将接收到的第二电平的电压信号通过所述稳压二极管传输至地，所述第一电阻与所述稳压二极管相连的一端的电压信号为第一电平的电压信号。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述分压电路还包括储能电容；

所述储能电容与所述稳压二极管并联，所述储能电容的电容值大于所述可控开关器件的控制端与所述可控开关器件的输出端之间的寄生电容。