[实用新型]一种IGBT并联均流电路

说明书

技术领域

本实用新型属于电力电子技术领域，具体涉及一种IGBT（绝缘栅双极型晶体管）并联均流电路。

背景技术

随着工业化的深入发展，对功率开关的要求也越来越高，尤其随着轨道交通行业和感应加热行业对兆瓦级大功率器件的需求与日俱增，对IGBT的电流、电压及功耗等级提出了更高的要求。为满足大功率电路设计的需求，通常直接采用大功率等级的IGBT，或者采用功率等级较小的IGBT通过串并联使用；前者将大大增加产品成本和驱动电路的复杂性，后者因其市场货源充足、驱动功率低且驱动线路简单而受到广泛研究。因此，采用IGBT并联提高电流以满足工业要求，具有很大的实际应用价值。然而，在IGBT器件并联使用时，IGBT器件参数不一致、驱动信号不同步、电路布局不对称等因素都会造成流过并联IGBT器件的电流分配不均衡。均流不佳导致部分IGBT器件工作时过电流不足、而部分IGBT器件过载，大大降低IGBT器件的可靠性，导致设备输出效果不理想，甚至造成IGBT器件和装置损坏。

目前，常用的IGBT并联电路结构框图如图1所示，包括N个并联的IGBT模块、N为整数、N≥2，RCD吸收电路与负载，其中RCD吸收电路与IGBT模块并联，电源Vcc通过负载与IGBT模块连接。IGBT模块栅极加载驱动信号，驱动信号不同步则会造成并联IGBT器件间均流不均衡，大大降低IGBT可靠性，甚至造成IGBT和装置损坏。并且当IGBT器件工作在较高频率时，IGBT的硬开关功耗也是一个不得不考虑的问题，尤其是开通和关断的瞬间将承受很大的浪涌电流和尖峰电压，使得IGBT模块过热，严重的时候会使得器件失效甚至损坏主电路。因此，IGBT并联均流技术和软开关技术成为了我们研究重点。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供IGBT并联均流电路，解决了现有IGBT并联电路因驱动信号不同步造成均流不均衡，导致IGBT可靠性降低、甚至损坏IGBT器件的问题，同时采用软开关技术有效减小开关过程中的功率损耗，防止IGBT过热，保护器件及电路。

本实用新型的技术方案为：一种IGBT并联均流电路，包括N个并联的IGBT模块、N为整数、N≥2，RCD吸收电路与负载，其中RCD吸收电路并接于IGBT模块两端，电源通过负载与IGBT模块连接；其特征在于，所述并联的IGBT模块中各IGBT栅极短接，所述RCD吸收电路由二极管、电阻、电容构成，电阻并接于二极管两端，电容串接于二极管负极，电容两端还并接电容放电回路。

进一步的，所述电容放电回路由MOSFET开关管与三个并联的放电电阻构成，并联后放电电阻一端与电容共接信号地，另一端接MOSFET开关管源级，MOSFET开关管漏极接电容另一端；控制信号加载于MOSFET开关管栅极。

进一步的，所述IGBT模块由IGBT、栅极电阻、防误导通电阻构成；防误导通电阻接于IGBT栅极与源极之间，用于防止IGBT在工作中因外界电磁干扰出现误导通；IGBT栅极通过栅极电阻接驱动信号，漏极通过负载接电源，源极接信号地。优选的，防误导通电阻阻值为10KΩ。

本实用新型提供的IGBT并联均流电路，采用IGBT栅极短接设计，克服了因驱动信号不同步造成均流不均衡的问题，实现了IGBT并联电路的均流，特别适用于IGBT数量很大的IGBT并联电路，提高了IGBT模块的工作可靠性，避免器件损坏。同时，采用在RCD吸收电路中的电容上并接电容放电回路的设计，实现了对IGBT并联均流电路的软开关，降低了开关过程中的功率损耗，防止IGBT过热，有效保护IGBT器件及电路。本实用新型提供的IGBT并联均流电路电路结构简单、工作稳定性高、制造成本低。

附图说明

图1为常用IGBT并联电路结构框图。

图2为本实用新型IGBT并联均流电路结构框图。

图3为本实用新型实施例1中IGBT并联均流电路图。

图4为常用IGBT并联电路中IGBT电流仿真波形图，其中IGBT模块数为3，I1，I2和I3分别表示3个IGBT的电流波形。

图5为本实用新型实施例1中IGBT并联均流电路的3个IGBT电流仿真波形图。

图6为常用IGBT并联电路中IGBT栅极电压仿真波形图，其中IGBT模块数为3，V1，V2和V3分别表示3个IGBT的栅极电压波形。

图7为本实用新型实施例1中IGBT并联均流电路的3个IGBT栅极电压仿真波形图。