[发明专利]一种IGBT串联开通过程均压方法

说明书

本发明公开了一种IGBT串联开通均压控制方法，属于电力电子变换技术领域。所述的均压控制方法利用各IGBT配备的开通过程有源箝位电路，并增加简单的隔离检测电路，检测IGBT集射极电压下降时刻。使用FPGA对检测电路返回信号进行信息处理，提取各路IGBT开通过程的延时时间数值，再利用这些时间信息，对各路IGBT驱动信号上升沿进行调节，多次调节后实现各路IGBT均压。本发明提出的均压控制方法适用于部分中高压功率IGBT，方法简单、易实现，可以实现IGBT串联开通过程均压的快速性，同时保证较高的稳定性。

技术领域

本发明涉及一种功率器件IGBT在多个串联连接应用的开通过程均压控制方法。属于电力电子变换技术领域。

背景技术

在中高压功率变换领域，IGBT由于其良好的工作特性被广泛应用。但是随着工作电压的提高，单个IGBT模块无法单独工作，往往需要将多个IGBT 直接串联应用。

采用多个IGBT直接串联结构，存在各IGBT之间的均压问题，需要采取一定的均压方案解决这一问题。IGBT的工作特性决定其关断过程的均压问题更为严峻，因此现有均压方案都重点解决研究关断过程的均压问题。现有的均压方案一般有以下三种方案：第一种方案是加入吸收电路，吸收不均压时产生的电压尖峰，这是最简单的均压方法，但是会产生很大的损耗。第二种方案是加入箝位电路，在IGBT合适的位置并接稳压装置，当IGBT的端电压超过预设的电压值时，稳压装置对电压进行箝位，限制电压进一步上升，这种方案同样会在稳压装置上损耗很大的能量。采用这两种方案时，如果针对关断过程均压问题优化电路参数，则无法取得较好的开通过程均压效果，如果针对开通过程均压问题进行优化，则会进一步增加损耗。第三种方案是直接进行驱动电路的同步控制，这种方案实现均压的能耗代价最小，效率最高，但是引起不均压的影响因素较多，驱动同步不能完全解决均压问题，无论开通过程均压还是关断过程均压。

针对上述三种方案的均压问题，已有一些文献提出了解决方案，通过采样IGBT两端电压信息，对开通过程和关断过程的IGBT电压都可以进行闭环控制。G.Belverde，A.Galluzzo等人在“Snubberless voltage sharing of series-connected insulatedgate devices by a novel gate control strategy”中提出了主从式的门极驱动调节方案，采样各从IGBT端电压后与主IGBT端电压进行比较，以此来调节各从IGBT驱动信号。但是该方案需要开关瞬间完成调节过程，对控制速度有极高的要求。S.Ji，T.Lu等人在“Series-Connected HV-IGBTs Using Active Voltage Balancing Control With StatusFeedback Circuit”中提出了具有箝位功能的驱动控制方案，IGBT端电压超过预设值时触发箝位装置，控制装置采集各IGBT的箝位装置工作时间后进行控制调节，调节各IGBT的驱动信号边沿时刻，最终使各路箝位装置工作时间一致，实现各个IGBT均压。但是该方案采用的有源箝位电路只有在产生电压尖峰才能工作，因此较难实现开通过程的完全均压。

因此，申请人提出了一种针对IGBT串联开通过程均压的检测电路和控制方法，在开通过程出现不均压时通过调节快速达到完全均压。将该方案结合常用的关断过程均压方案，即可实现IGBT串联工作的全过程均压。

发明内容

发明目的：

本发明针对现有技术的不足，提供一种IGBT串联开通过程均压控制方法，解决了现有均压方案在IGBT串联开通过程均压效果的不足。

技术方案：

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：