[发明专利]基于状态观测的IGBT关断电压尖峰的抑制系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种基于状态观测的IGBT关断电压尖峰的抑制系统及控制方法，包括以下步骤：通过控制器对IGBT模块在开关周期内的母线电压值V_dc以及输出电流值I_c进行读取；对读取后的IGBT模块在开关周期内的母线电压值V_dc以及输出电流值I_c进行分析，并向驱动板输出关断控制指令；多级关断电路在IGBT模块的关断过程中在IGBT模块的门极信号增加一级电压，驱动板根据接收到的关断控制指令调节多级关断电路的电压V_m的持续时间；通过多级关断电路改变IGBT模块的门极电压的关断过程，来对IGBT模块的关断电压尖峰进行抑制。本发明根据观测后IGBT的状态，来进行多级关断电路的调节，提高了IGBT的关断电压尖峰的抑制效果，同时又有效减小总体关断延迟时间以及IGBT的总体关断损耗。

技术领域

本发明涉IGBT关断电压尖峰抑制领域，特别涉及一种基于状态观测的IGBT关断电压尖峰的抑制系统及控制方法。

背景技术

随着新能源产业的迅速发展，电力电子变换器在社会中的应用越来越广泛，作为电力电子变换器核心的IGBT(绝缘栅双极型晶体管)需求日益旺盛。变换器中的IGBT通常需要连接到直流侧电容构成相应的变换器拓扑，且连接回路上存在寄生的电感Ls，在IGBT关断时刻，会很大的电流变化率(di/dt)，连接回路的寄生的电感在通过很大变化率的电流时，会产生感应电压△V，该电压和直流母线电压(V_dc)一起加在IGBT上，很容易造成IGBT过压失效。杂散电感越大，关断电流变化率(di/dt)越大，则产生的感应电压△V越高。对应的理论关系式为：△V＝Ls*di/dt，为了防止IGBT在运行过程中过压失效，需要对产生的感应电压△V进行吸收或者抑制。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于状态观测的IGBT关断电压尖峰的抑制系统及控制方法。本发明通过对IGBT进行状态观测，根据观测后IGBT的状态，来进行多级关断电路的调节，提高了IGBT的关断电压尖峰的抑制效果，同时又有效减小总体关断延迟时间以及IGBT的总体关断损耗。

本发明的技术方案：一种基于状态观测的IGBT关断电压尖峰的抑制系统，包括IGBT模块，还包括

母线电压采集单元，与IGBT模块的母线相连，用于采集IGBT模块在开关周期内的母线电压值V_dc；

输出电流采集单元，与IGBT模块的输出端相连，用于采集IGBT模块在开关周期内的输出电流值I_c；

控制板，内置控制器，控制板的输入端与母线电压采集单元和输出电流采集单元相连，控制板的输出端与多级关断电路相连；用于接收母线电压采集单元的电压信号和输出电流采集单元的电流信号，根据电压信号和电流信号的数值输出相应的控制指令；

驱动板，内置多级关断电路，驱动板的输入端与控制板相连，驱动板的输出端与IGBT模块相连，多级关断电路在IGBT模块的关断过程中在IGBT模块的门极信号增加电压V_m，持续时间为tm_off，电压V_m；驱动板接收到控制板的控制指令调节多级关断电路的电压V_m的持续时间tm_off，从而实现在抑制IGBT模块电压尖峰的同时，减小IGBT模块在不同工况下的关断损耗。

前述的基于状态观测的IGBT关断电压尖峰的系统中，所述的控制板还内置有模数转换单元，模数转换单元输入端与母线电压采集单元和输出电流采集单元相连，模数转换单元输出端与控制器相连。

前述的基于状态观测的IGBT关断电压尖峰的抑制系统的控制方法，包括以下步骤：

S1、通过控制器对IGBT模块在开关周期内的母线电压值V_dc以及输出电流值I_c进行读取；