[发明专利]一种RC-IGBT型储能变换器的驱动控制方法

说明书

本发明公开了一种RC‑IGBT型储能变换器的驱动控制方法，通过检测输出电流方向来判断储能变换器处于充电或放电状态，其中充电状态下RC‑IGBT型储能变换器的上桥臂为二极管续流模式，放电状态下RC‑IGBT型储能变换器的下桥臂为二极管续流模式。而在二极管续流阶段，采用负电平驱动，取代传统的高电平驱动，降低FRD深度饱和，减少FRD的导通损耗；在二极管续流关断阶段，通过退饱和控制来降低FRD的饱和程度，减小FRD的关断损耗。同时，为了避免退饱和脉冲造成储能变换器的死区过大，进一步提出一种低死区PWM调制方法来解决占空比与退饱和相互制约的难题。本发明有效地降低了储能变换器的开关损耗，提高了储能变换器的工作效率。

技术领域

本发明涉及RC-IGBT的驱动控制，特别是一种RC-IGBT型储能变换器的驱动控制方法。

背景技术

逆导型绝缘栅双极型晶体管(RC-IGBT)，是将IGBT和二极管结构集成在同一个芯片上，具有尺寸小、功率密度高、成本低、可靠性高等诸多优点。在电网系统中，高压器件需大量并联使用以满足大功率应用的需求，与普通IGBT相比，RC-IGBT在并联使用中具有更好的输出特性和传递特性，同时简化制造工艺。而在现阶段的文献中对于RC-IGBT的驱动研究中，并没有考虑退饱和控制所产生的死区的有效解决办法，进而引入RC-IGBT型储能变换器的高效驱动控制方法，来解决占空比与退饱和相互制约的难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提出RC-IGBT型储能变换器的高效驱动控制方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种RC-IGBT型储能变换器的驱动控制方法，包括以下步骤：

1)采样输出电流i_o，判断输出电流i_o的正负关系来确定储能变换器处于充电模式或放电模式，当i_o为正则处于放电模式，当i_o为负则处于充电模式；

2)当储能变换器处于充电模式，上桥臂的RC-IGBT器件处于二极管续流模态，设置上桥臂VT₁的栅极驱动信号V_GE-1为-15V的低电平，下桥臂VT₂的栅极驱动信号V_GE-2与PWM调制信号相同；当储能双向直流变换器处于放电模式，下桥臂VT₂的RC-IGBT器件处于二极管续流模态，设置下桥臂的栅极驱动信号V_GE-2为-15V，上桥臂VT₁的栅极驱动信号V_GE-1与PWM调制信号相同；

3)当储能变换器由放电模态切换至充电模态，或者由充电模态切换至放电模态，处于二极管续流模态的RC-IGBT器件通过退饱和控制来降低FRD的饱和程度，减小FRD的关断损耗；

4)将退饱和脉冲所占时间考虑至PWM调制中，使PWM调制信号的占空比由原来的d变为d-T_delay/T_s，以保证实际占空比仍为d；其中，T_s为开关周期，T_delay为退饱和脉冲延时。

步骤3)的具体实现过程包括：

放电模态到充电模态的切换过程中，仅当电流i_o小于负值的i_p-时，才切换储能变换器至充电模态，通过FPGA逻辑门先设置VT₁的栅极驱动电平为一个时间为T_delay的+15V退饱和脉冲，后设置VT₁的栅极驱动电平为-15V；T_delay为20ms。