[发明专利]大功率电能变换器的驱动装置

说明书

本发明实施例公开了一种大功率电能变换器的驱动装置，包括上三路和下三路共6个桥臂，所述桥臂均由IGBT和输出端与IGBT的G极连接的驱动电路组成，上三路桥臂均采用独立的驱动电源供电，所述驱动电源还包括母排/母线电容，下三路桥臂共用一个驱动电源供电，下三路桥臂的驱动电路的电源输入端与对应相连的IGBT的E极之间均设有电容，上三路桥臂的IGBT的C极分别与母排/母线电容一端的引出端子连接，下三路桥臂的IGBT的E极分别通过杂散电感与母排/母线电容另一端的引出端子连接。本发明减少了大功率变换器中所需要使用的驱动电源的路数，大大降低驱动电路的成本；同时由于电路的节省更利于单板的布局，实现单板的小型化，提升设备的功率密度。

技术领域

本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种大功率电能变换器的驱动装置。

背景技术

在电动汽车电机控制器等电能变换装置中,主功率变换部分通常由6个半导体开关器件(或6路若干个开关器件并联单元)组成，如图1所示。特别对于大功率变换电路，对半导体开关器件的控制需要专门的隔离电源来提供供电。尤其在大功率大电流应用场合，通常对于每个半导体开关器件需要单独的驱动电源和驱动电路。即6个桥臂需要6路隔离的开关电源。在小功率应用场合，由于下三桥臂的驱动电源实际上参考相同的地平面，因此从成本角度考虑，通常将下三桥臂的驱动电源供电合为1路，仅采用1个电源，可节省的两路电源，如图2所示。而在大功率大电流应用场合，通常下三桥电源无法合并。

如今的大功率电源变换器中的功率变换单元的驱动电源多采用6路相互独立的驱动电源供电。一方面需要6路电源，成本较高。另一方面，随着对功率密度的追求，单板尺寸越来越小，6路电源在一定程度上严重影响单板PCB的小型化，且给PCB的布局布线带来影响。

在图1中的6个桥臂中，上三路每一路IGBT的发射极的电平均处在跳变状态，最大压差即为系统的母线电压，因此上三路的驱动电源无法采用同一路电源供电，必须是3路相互独立的电源，且要满足功能绝缘的要求。而同一个半桥上下两个桥臂的IGBT发射极之间的最大压差也是母线电压，因此同一个半桥的两个桥臂的电源也必须相互独立，且满足功能绝缘的要求。而对于三个下桥的发射极，在主回路上是同一个节点，可以考虑采用共地的电源，将下三桥的电源缩减为1路。但是由于在大功率变换器中，实际的下三桥IGBT的发射极与N之间通常通过铜排螺钉等连接，这些都会等效为一定量的杂散电感（如图3），同时对于IGBT模块，还应包括IGBT内部主功率连接的电感。这个电感通常在十几到几十nH的等级。在大功率变换器中，开关开通和关断的瞬间，产生极大的电流变化通常在5~10A/ns。如此大的di/dt，会在杂散电感上感应出几十伏的电压。因此在开关动作的时候三个下三桥IGBT的电位实际上会有瞬间几十伏的电位差。而如果强行将三个下桥的发射极连在一起，用一路电源供电，在开关动作的时候产生的压差会造成开关管的误开通或者误关断，甚至造成IGBT门极的击穿损坏。而在小功率的应用场合，电流较小，di/dt很小，开关时刻感应的电压可以忽略，因此可以将下三桥采用1路电源。而在大功率应用场合，目前下三桥电源仍采用三个相互独立的电源。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种大功率电能变换器的驱动装置，以使下三桥共用电源的方案能够在大功率变换装置中实施。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种大功率电能变换器的驱动装置，包括上三路和下三路共6个桥臂，所述桥臂均由IGBT和输出端与IGBT的G极连接的驱动电路组成，上三路桥臂均采用独立的驱动电源供电，所述驱动电源还包括母排/母线电容，下三路桥臂共用一个驱动电源供电，下三路桥臂的驱动电路的电源输入端与对应相连的IGBT的E极之间均设有电容，上三路桥臂的IGBT的C极分别与母排/母线电容一端的引出端子连接，下三路桥臂的IGBT的E极分别通过杂散电感与母排/母线电容另一端的引出端子连接。

进一步地，母排/母线电容包括电容本体和两端的引出端子，电容本体和两端的引出端子之间还包括杂散电感。