[发明专利]一种基于光耦隔离驱动的小型可控高压开关装置

说明书

本发明涉及一种应用于可控小型化高压开关装置的光耦隔离设计，属于可控高压开关领域。本发明为解决可控高压开关设备存在体积大、适用电压等级低、高低压隔离占位较多、各IGBT驱动信号一致性不好的问题。本发明的开关电源模块同时穿过IGBT隔离驱动模块中每级隔离变压器的磁芯，每级隔离变压器的副边接门极驱动电路，门极驱动电路的控制端与光耦隔离模块连接，光耦隔离模块接开关控制模块的输出端，门极驱动电路的输出端接IGBT模块中每级IGBT的门极，每级IGBT的集电极与发射极之间接有保护电路，每级IGBT的集电极与上一级IGBT的发射极连接，每级IGBT的发射极与下一级IGBT的集电极连接，IGBT模块的输入端接高压直流端，IGBT模块的输出端接地。本发明具有驱动信号一致性好、体积较小、便于控制开关信号、可承受直流高压的优点。

技术领域

本发明涉及可控高压开关领域。

背景技术

现有的可控高压开关采用多组IGBT模块串联，尤其是适用于几十kV等级的高压开关，其串联的IGBT模块多达几十组，导致可控高压开关设备存在结构复杂、控制部分与高压的隔离复杂且占位大、IGBT开关驱动同步性等问题。目前隔离驱动主要为光耦隔离和磁隔离两种方式，光耦隔离较磁隔离驱动具有绝缘性能好、响应速度快等优点，但也存在传输光纤较多而占地大、多驱动光源的存在开断不同步的问题。

发明内容

在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

鉴于此，本发明的目的是为了解决小型化可控高压开关的光耦隔离占地较大、光隔离结构复杂且损耗高、驱动不同步的问题，提供一种采用光纤隔离驱动的小型可控高压开关装置。

本发明所采取的方案为：采用光纤隔离驱动的小型可控高压开关装置，它包括开关电源模块、IGBT模块、IGBT隔离驱动模块、开关控制模块和光耦隔离模块，其特征在于。

所述开关电源模块，为IGBT隔离驱动模块提供能量，所述开关电源模块的输入端接220V交流电，所述开关电源模块的输出端接IGBT隔离驱动模块的电源输入端。

所述IGBT模块，关断时承受直流高压，接收到触发信号后导通，从截止状态快速地切换成导通状态，它包括多级相同的IGBT子模块，所述每级IGBT子模块包括一个IGBT及其保护电路，所述每级IGBT的门极与IGBT隔离驱动模块的输出端连接，所述每级IGBT的集电极与发射极之间接有保护电路，所述每级IGBT的集电极与上一级IGBT的发射极连接，每级IGBT的发射极与下一级IGBT的集电极连接，构成IGBT模块，所述IGBT模块输入端接高压直流端，输出端接地。

所述IGBT隔离驱动模块，从光耦隔离模块接受开断信号，为IGBT模块提供可控的驱动电压，并将高压端与电源模块隔离，它包括多级相同的驱动隔离子模块构成，所述每级驱动隔离子模块输入端接电源模块的输出端，输出端接所述每级IGBT子模块，控制端接光耦隔离模块，所述每级驱动隔离子模块还包括隔离变压器和门极驱动电路组成，所述隔离变压器磁芯副边接所述门极驱动电路，所述开关电源模块输出端穿过所述隔离变压器的磁芯，为所述门极驱动电路提供驱动电压和电流，并隔离所述开关电源模块与所述门极驱动电路，所述门极驱动电路的电源输入端与所述隔离变压器副边接，控制端与所述光耦隔离模块输出端连接，输出端与所述每级IGBT子模块的门极连接，所述开关电源模块的输出端同时穿过所述每级隔离变压器的磁芯。

所述开关控制模块，根据需求为驱动电路提供开断信号，所述开关控制模块的输入端接220V交流电，所述开关控制模块的输出端接所述光耦隔离模块的输入端。