[发明专利]一种IGBT串联均压模块控制装置和控制方法

说明书

本发明提供一种IGBT串联均压模块控制装置和控制方法，包括直流电源、试品阀、辅助阀、电抗器L、充电开关S和驱动串联控制单元；试品阀、辅助阀均包括IGBT和电容；试品阀、辅助阀与充电开关S串联，直流电源并联到辅助阀两端；试品阀和辅助阀中的IGBT分别与驱动串联控制单元连接；试品阀、辅助阀通过电抗器L连接，不仅能够完成最基本的均压特性的检验，且能实现辅助阀和试品阀的能量交换，从而实现大功率IGBT均压特性的检验；本发明提供的技术方案采用有源控制和缓冲电路相结合的方式，有利于实现IGBT串联均压，且有扩展到多个IGBT串联均压的潜在能力；且能够实现在不同的电压应力、电流应力和热应力的条件下检验SiC‑IGBT串联均压特性。

技术领域

本发明涉及柔性输电技术领域，具体涉及一种IGBT串联均压模块控制装置和控制方法。

背景技术

能源革命对电网的安全性、可靠性、可控性和灵活性提出了更高要求，灵活交直流输电装置的广泛应用成为未来电网的发展趋势，高压高频全控型器件是柔性直流输电装备的核心。当前大功率高压高频全控型器件主要基于硅材料，以硅绝缘栅双极型晶体管(即IGBT)为代表，最高电压可达6.5kV。为了进一步提高单只器件耐压，须采用物理特性更优越的SiC材料。其中，SiC IGBT具有电导调制的优势，将大幅度减少串联器件和辅助设备的数量，从而大大降低电力装备的损耗、体积和成本，提高可靠性、灵活性和适用性。

在直流输电中可以使用的串联技术分为器件直接串联和多电平串联(模块化多电平或级联多电平)。其中器件直接串联技术有着使用器件数量少、拓扑结构简洁、控制保护简单等优点，此外只需要少量IGBT串联即可满足中低压直流输电的需求，极大简化了中低压直流输电拓扑结构。在大功率SiC-IGBT器件进行直接串联使用时，由于它的开关速度特别快，基本都在数μs内完成，在其运行过程中对各个器件上的电压均衡性要求非常高。

现有技术一般通过专门装置直接检验串联IGBT的均压特性，虽然能够完成最基本的均压特性的检验，但是只能检测小功率IGBT的均压特性，不能实现大功率IGBT均压特性的检验。

发明内容

为了克服上述现有技术中不能实现大功率IGBT均压特性的检验的不足，本发明提供一种IGBT串联均压模块控制装置和控制方法，包括直流电源、试品阀、辅助阀、电抗器L、充电开关S和驱动串联控制单元；其中，所述试品阀、辅助阀均包括IGBT和电容；试品阀、辅助阀与充电开关S串联，所述直流电源并联到辅助阀两端；试品阀和辅助阀中的IGBT分别与驱动串联控制单元连接；试品阀、辅助阀通过电抗器L连接，不仅能够完成最基本的均压特性的检验，且能通过第一电容C1和第二电容C2的充放电实现辅助阀和试品阀的能量交换，从而实现大功率IGBT均压特性的检验。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种IGBT串联均压模块控制装置，包括直流电源、试品阀、辅助阀、电抗器L、充电开关S和驱动串联控制单元；其中，所述试品阀、辅助阀均包括IGBT和电容；

所述试品阀、辅助阀与充电开关S串联，所述直流电源并联到辅助阀两端；

所述试品阀和辅助阀中的IGBT分别与驱动串联控制单元连接；

所述试品阀、辅助阀通过电抗器L连接。

所述试品阀中的IGBT为多个，所述试品阀还包括与所述试品阀中IGBT数量一致的驱动单元、缓冲电路和二极管；

每个缓冲电路一端连接一个IGBT的漏极，另一端连接所述IGBT的源极，所述IGBT的的栅极与一个驱动单元连接，且所述IGBT还与一个二极管反并联，构成一个第一IGBT模块。

所述第一IGBT模块为多个，每两个所述第一IGBT模块串联后构成一个桥臂，每两个桥臂构成一个半桥电路；每个桥臂分别与一个驱动串联控制单元连接。