[发明专利]抑制电流变化速率装置及变流器系统

说明书

本申请提供一种抑制电流变化速率装置及变流器系统。本申请提供的抑制电流变化装置包括稳压二极管以及功率半导体器件，稳压二极管串联于功率半导体器件的门极与功率发射极之间，稳压二极管的正极与功率半导体器件的功率发射极的端口连接，稳压二极管的负极与功率半导体器件的门极的端口连接。当功率半导体器件开通时刻，稳压二极管的输出电压为门极的端口与功率发射极的端口之间的电压，随着寄生电感上的感应电压的增大，功率半导体器件的门极驱动电压在预设时间内被降低，从而有效抑制电流变化速率，对功率半导体器件甚至整个变流器系统起到可靠地保护。

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种抑制电流变化速率装置及变流器系统。

背景技术

随着现代电力电子技术的不断发展，功率器件的功率密度及效率均得到大幅地提高。目前，基于硅材料的绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT)、金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor，简称MOSFET)等大功率半导体器件，其性能已逼近材料物理特性决定的理论极限。其中，以碳化硅场效应晶体管(SiC-MOSFET)或硅绝缘栅双极型晶体管(Si-IGBT)为代表的新一代功率半导体器件，因具有导通电阻小、耐高温、高频特性好等优良特性，对其的应用将能够更进一步提高变流器系统的能量传输效率。然而，该类器件的开关速度过快，会引起开关的电流变化速率(di/dt)比较大，进而引起器件内部应力过大，发生器件震荡以及电磁干扰等负面影响，对器件造成不同程度的损坏。

现有技术中，通常通过增大门极驱动电阻降低器件开关速断，以达到抑制di/dt的目的。例如，首先将电感上的感应电压与参考阈值进行比较，并将输出结果送往复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device，简称CPLD)的数字控制部分，数字控制部分根据CPLD中输入信号的状态来产生合适的控制信号，最后再通过控制多等级栅电阻部分，以实现对功率半导体器件的开通与关断的有效控制，从而实现对的di/dt的抑制。

可见，现有技术中所涉及的电路复杂，需要di/dt检测电路、多等级栅电阻驱动电路，响应速度慢。并且，需要CPLD来控制多等级栅电阻驱动电路，仅适用于数字驱动电路，而无法适用于模拟驱动电路。

发明内容

本申请提供一种抑制电流变化速率装置及变流器系统，用以解决现有技术中抑制电流变化速率的电路复杂、响应速度慢以及适用性具有局限等技术问题。

第一方面，本申请提供一种抑制电流变化速率装置，包括：

稳压二极管以及功率半导体器件；

所述功率半导体器件包括集电极、门极、功率发射极以及辅助发射极，所述辅助发射极与所述功率发射极之间串联有寄生电感；

所述稳压二极管串联于所述功率半导体器件的门极以及所述功率发射极之间，其中，所述稳压二极管的正极与所述功率发射极的端口连接，所述稳压二极管的负极与所述门极的端口连接；

当所述功率半导体器件开通时，所述稳压二极管的输出电压为所述门极的端口与所述功率发射极的端口之间的电压，以使所述功率半导体器件的门极驱动电压在预设时间内降低。

一种可能的设计中，根据所述电流变化速率以及所述寄生电感确定所述稳压二极管的输出电压。

可选地，所述功率半导体的门极驱动电压为+15V。

可选地，所述电流变化速率为4000A/μs。

可选地，所述稳压二极管为单向瞬态抑制电流变化速率二极管。

可选地，所述单向瞬态抑制电流变化速率二极管的最大反向工作电压为24V或26V。