[发明专利]一种集成门极换流晶闸管功率模块缓冲电路确定方法

说明书

本发明公开了一种集成门极换流晶闸管功率模块缓冲电路确定方法，所述确定方法包括换流电抗器的确定和箝位电路器件的确定；所述换流电抗器的确定包括所述换流电抗器的参数和类型的选择；所述箝位电路的确定包括所述箝位电路器件的参数和类型的选择；所述箝位电路器件包括箝位电容、箝位二极管和箝位电阻；本发明提出的确定方法综合了电路中各个器件参数的选择、适宜采用的种类，具备很强的可操作性和实用性。本发明综合考虑了抑制振荡、提高工作频率、降低成本、利于散热、便于紧凑化设计等因素，适合于工程应用。

技术领域

本发明属于柔性输电领域，特别涉及一种集成门极换流晶闸管功率模块缓冲电路确定方法。

背景技术

在柔性输电领域所采用的IGCT(集成门极换流晶闸管)功率模块(例如半桥模块、全桥模块、二极管箝位三电平模块)中，相比于采用IGBT(绝缘栅双极型晶体管)等压控型器件，由于IGCT器件开通过程为正反馈，开通速度很快，通常设置换流电抗器限制开关暂态过程中的di/dt，以避免过高的di/dt损坏半导体器件。为了消除换流电抗器在关断过程中带来的过压，还需要设置包括箝位电容、箝位二极管、箝位电阻在内的箝位电路。箝位电路是将电路中一部分电压的最高值限制在某一固定电压下的电路，其作用是削减换流电抗器在投切的暂态过程中引起的过电压，以保护半导体器件。二极管的箝位作用是指利用二极管正向导通压降相对稳定，且数值较小的特点，来限制电路中某点的电位，而对于缓冲电路中各器件的确定需要考虑多方面因素，才能更好地避免电路中功率器件的损坏。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种集成门极换流晶闸管功率模块缓冲电路确定方法。

所述确定方法包括换流电抗器的确定和箝位电路器件的确定；

其中，

所述换流电抗器的确定包括所述换流电抗器的参数和类型的确定；

所述箝位电路的确定包括所述箝位电路器件的参数和类型的确定。

所述箝位电路器件包括箝位电容、箝位二极管和箝位电阻；

所述换流电抗器的参数包括换流电抗器感值、换流电抗器额定电流；

所述箝位电路器件的参数包括箝位电容容值、箝位电容额定电压、箝位电容峰值电流、箝位二极管极间最高耐受电压、箝位二极管耐受的浪涌、箝位电阻阻值、箝位电阻短时最大耗散能量、箝位电阻的额定功率和箝位电阻耐受的最大电压。

进一步地，所述换流电抗器感值L满足：u_SMmax/L＜(di/dt)_max；

u_SMmax为功率模块最大工作电压；L为所述换流电抗器感值；(di/dt)_max为快恢复二极管或IGCT所标称的电流变化率最大值；

所述换流电抗器额定电流满足：I_额≥I_Lrms；

I_额为所述换流电抗器额定电流；I_Lrms为流经所述换流电抗器的电流的有效值；

换流电抗器种类的选择：选用水冷电抗器或金属绕排制的自冷电抗器中的一种。

所述箝位电容容值的确定：所述箝位电容容值应保证所述功率模块在最大工作电压与工作电流下投切时，因箝位电路动作而在箝位电容上产生的电压不高于功率器件极间最高耐受电压；

所述箝位电容额定电压的确定：所述箝位电容额定电压大于等于所述功率器件极间最高耐受电压；

所述箝位电容峰值电流的确定：所述箝位电容峰值电流大于等于所述功率模块最大工作电流；

所述箝位电容类型的确定：所述箝位电容选用无感结构的电容。