[发明专利]一种串联IGBT均压控制电路及方法

说明书

本发明公开了一种串联IGBT均压控制电路及方法，属于电力电子技术领域。该电路通过在T1管的集电极和栅极间串入二极管D1、电阻R2、Ts管、电阻Rs、电容Cs、电阻R1、电容C1，实现了具有三阶段控制的均压电路。第一、三阶段具有斜率控制，抑制VCG电压上升太快，第二阶段具有峰值钳位作用。具有斜率控制作用的电路，由电容Cs、Ts管、电容C1实现；具有峰值控制作用的电路，由Ts管实现。二极管D1抑制反向电流，防止栅极电流流入钳位电路影响驱动；电阻R2起限流作用，防止均压支路电流过大；电阻Rs用于防止Ts管误导通；电容Cs起到增大Ts管米勒电容的作用；电阻R1是电容Ca的放电电阻。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种串联IGBT均压控制电路及方法。

背景技术

电力电子装置的发展趋势是高电压、大功率，这对IGBT器件的耐压等级提出了更高要求。将IGBT器件直接串联提高其耐压等级是最直接有效的方法。

IGBT串联应用的关键问题是实现均压。目前，在众多IGBT串联均压技术中，最简单、可靠的方法是并联RC缓冲回路。但在高压场合，考虑到损耗、体积以及造价等因素，无RC缓冲回路的均压方法更实用。此外，基于电压轨迹控制和门极信号延时调整等有源方法，因控制电路过于复杂，使用场合受限。因此，有必要基于IGBT特性以及均压控制的要点，选择更为有效的均压方法。

文献[1]提出具有钳位功能的驱动控制方案，IGBT端电压超过预设值时触发钳位装置，控制装置采集各IGBT钳位装置工作时间后进行控制调节，调节各IGBT驱动信号边沿时刻，最终使各路钳位装置工作时间一致，实现各个IGBT均压[2]。图1为串联IGBT有源钳位电路示意图，如图1所示，电容C的作用是降低不均压程度，二极管D的作用是抑制反向电流，电阻R用于电容C放电。

通常在大功率的IGBT的应用中，有源钳位的功能是非常必要的，而功率越小，必要性越低。其原因是随着系统的功率变大，IGBT的di/dt会增大，且杂散电感也会越大，因此电压尖峰会越高。因稳压二极管的击穿电压有限，该均压电路只适用于低压小功率的串联IGBT均压控制中。在高压大功率场合，该均压电路的使用受限，且在关断过程中，对du/dt没有很好的控制效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种串联IGBT均压控制电路及方法，为了克服上述现有技术的缺陷，解决高压大功率场合的串联均压问题。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种串联IGBT均压控制电路，包括：二极管D1、电阻R2、电阻Rs、Ts管、电容Cs、电阻R1和电容C1；

IGBT管的集电极与二极管D1的阳极连接；

电阻R2一端连接二极管D1的阴极，另一端连接Ts管的集电极；

电容Cs接于Ts管的集-栅极间；

电阻Rs接于Ts管的栅-源极之间；

电容C1与电阻R1并联后一端连接Ts管的发射极，另一端与IGBT管的栅极连接。

优选的，IGBT管的栅极连接有驱动电路；所述电容C1与电阻R1并联后另一端连接所述驱动电路。

一种串联IGBT均压控制方法，基于所述的串联IGBT均压控制电路，包括以下步骤：

IGBT管的集-栅极间电压V_CG小于Ts管雪崩击穿电压V_Ts时，所述的串联IGBT均压控制电路对V_CG电压进行第一阶段斜率控制；

当V_CG＝V_Ts时，Ts管发生雪崩击穿，所述的串联IGBT均压控制电路实现第一阶段峰值钳位控制作用；