一種高壓固態(tài)開關(guān)的高壓回路主動(dòng)均壓電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及高壓開關(guān)領(lǐng)域，具體是一種高壓固態(tài)開關(guān)的高壓回路主動(dòng)均壓電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在大功率高電壓的場合下，單個(gè)IGBT作為高壓固態(tài)開關(guān)難以達(dá)到要求。將耐壓等級低的幾十個(gè)IGBT進(jìn)行串聯(lián)能有效解決單個(gè)IGBT耐壓等級低的缺陷，且成本較低，受到了廣泛的關(guān)注。保證串入的每個(gè)IGBT漏源極電壓任何時(shí)刻均低于單個(gè)IGBT的額定電壓是實(shí)現(xiàn)IGBT串聯(lián)的基本要求。因此一個(gè)合適的動(dòng)態(tài)均壓電路對實(shí)現(xiàn)IGBT串聯(lián)至關(guān)重要。
[0003]目前研究人員采用多種IGBT串聯(lián)的輔助電路和信號控制補(bǔ)償電路以改善IGBT串聯(lián)的動(dòng)態(tài)分壓。主要有:無源緩沖電路、諧振緩沖電路、門極電壓控制、門極電流控制、門極電壓或電流鉗位控制和門極驅(qū)動(dòng)信號延時(shí)調(diào)整。上述方法可歸納為直接主動(dòng)控制和間接被動(dòng)控制2類。前者主要通過構(gòu)成一個(gè)與門極驅(qū)動(dòng)信號反饋的閉環(huán)控制，能有效實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)均壓，但是控制復(fù)雜，成本高，經(jīng)濟(jì)適應(yīng)性較低。后者主要在IGBT外圍引入RCD緩沖電路或門極電阻，實(shí)現(xiàn)IGBT間接動(dòng)態(tài)均壓或?qū)GBT漏源極過壓抑制，這種被動(dòng)間接控制結(jié)構(gòu)簡單、成本低，但是均壓可靠性靈活性等不及前者。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種高壓固態(tài)開關(guān)的高壓回路主動(dòng)均壓電路，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:
[0006]—種高壓固態(tài)開關(guān)的高壓回路主動(dòng)均壓電路，包括電容Cp電容C2、電阻Rp電阻R2、電阻私和二極管D i，所述電阻R1與電阻R2串聯(lián)；所述電容C i和電容C 2串聯(lián)，電容C占電阻R1并聯(lián)，電容C2與電阻R2并聯(lián)，所述電阻R3為限流電阻，所述電阻R1和電阻R2串聯(lián)連接IGBT的漏極和源極，所述電阻R1和電阻R2并聯(lián)連接二極管D i的陽極，所述電容C i和電容C2并聯(lián)連接二極管01的陽極，所述二極管D1的陰極串聯(lián)連接電阻R3，所述電阻R3的另一端連接IGBT的柵極，所述IGBT的柵極連接驅(qū)動(dòng)電路。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型改變以往IGBT串聯(lián)均壓電路控制復(fù)雜、成本高、功耗較高的缺點(diǎn)，通過采用新的均壓電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使得IGBT串聯(lián)運(yùn)行過電壓的增長的速度減慢，有利于IGBT串聯(lián)運(yùn)行。由于引入了反饋通道，開關(guān)的響應(yīng)加快，可以有效抑制IGBT串聯(lián)的過電壓。
【附圖說明】
[0008]圖1為本實(shí)用新型一種高壓固態(tài)開關(guān)的高壓回路主動(dòng)均壓電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖2為N個(gè)IGBT及主動(dòng)均壓電路串聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0011]請參閱圖1?2，本實(shí)用新型實(shí)施例中，一種高壓固態(tài)開關(guān)的高壓回路主動(dòng)均壓電路，包括電容Cp電容C2、電阻Rp電阻R2、電阻私和二極管D i，所述電阻R1與電阻R2串聯(lián)；所述電容CjP電容C 2串聯(lián)，電容C:與電阻R:并聯(lián)，電容C 2與電阻R 2并聯(lián)，所述電阻R 3為限流電阻，所述電阻R1和電阻1?2串聯(lián)連接IGBT的漏極和源極，所述電阻R i和電阻R2并聯(lián)連接二極管陽極，所述電容C i和電容C 2并聯(lián)連接二極管D ^勺陽極，所述二極管D ^勺陰極串聯(lián)連接電阻R3，所述電阻R3的另一端連接IGBT的柵極，所述IGBT的柵極連接驅(qū)動(dòng)電路。
[0012]本實(shí)用新型的工作原理是:當(dāng)IGBT不開通時(shí)，對IGBT進(jìn)行靜態(tài)均壓。IGBT靜態(tài)電壓絕大部分的電壓集中在R1兩端。
[0013](2)當(dāng)IGBT完全開通時(shí)，C1相對于C2是個(gè)直流源。C i通過IGBT對C 2充電，將C 2極性充反。C1的電量基本保持不變，電壓1]?基本保持不變，Ue2=-u?。IGBT的柵極為高電位，二極管D1反向截止，將驅(qū)動(dòng)信號與反饋通道隔離。
[0014](3)當(dāng)IGBT開始關(guān)斷時(shí)，通過IGBT的電流逐漸減小到0，電路通過(；向C2充電，
Uc2從-U α逐漸增加為正極性。此時(shí)U IGBT= U C1+UC20
[0015](4)當(dāng)IGBT由于某種原因關(guān)斷時(shí)，IGBT漏源極兩端產(chǎn)生過電壓，主電路對CjP C 2充電。Ua不變，而Ue2為正且上升很快。關(guān)斷時(shí)IGBT柵極的電位為低，D1導(dǎo)通，給IGBT柵極一個(gè)正的觸發(fā)信號，IGBT開通，其兩端的過壓消失，Ue2回到IGBT靜態(tài)分壓時(shí)的電位。
[0016](5)當(dāng)IGBT沒有完全開通時(shí)，由于某種原因，在IGBT兩端產(chǎn)生過電壓，同樣電容C2上極板的電位會(huì)上升很快，將二極管D1導(dǎo)通，產(chǎn)生正的電壓信號，加速IGBT的開通，可有效抑制IGBT漏源極兩端的過電壓。
[0017]對兩個(gè)IGBT同時(shí)給開通觸發(fā)信號，由于雜散電感、電容的存在或IGBT自身動(dòng)態(tài)特性存在差異等原因使得兩個(gè)IGBT未同時(shí)開通，假設(shè)IGBTl先于IGBT2收到觸發(fā)信號，延遲時(shí)間為T。在IGBTl收到觸發(fā)信號并開通而IGBT2未開通這段時(shí)間，IGBTl漏源極電壓Ucm下降，電路開始對C3、C4串聯(lián)充電。C 3、C4流過相同的電量，C3兩端的電壓基本保持不變，C4兩端的電壓上升很快。相當(dāng)于產(chǎn)生一個(gè)高電位信號加在IGBT2的門極上，維持IGBT2漏源極兩端電壓保持不變，這個(gè)過程一直持續(xù)到IGBT2的觸發(fā)信號到達(dá)IGBT2的門極才結(jié)束。整個(gè)開通過程未出現(xiàn)高于單個(gè)IGBT靜態(tài)電壓的電壓尖峰，這對于IGBT串聯(lián)運(yùn)行非常有利。
[0018]對兩個(gè)IGBT同時(shí)給關(guān)斷觸發(fā)信號，由于雜散電感、電容的存在或IGBT自身動(dòng)態(tài)特性存在差異等原因使得兩個(gè)IGBT未同時(shí)關(guān)斷，假設(shè)IGBTl先于IGBT2收到觸發(fā)信號，延遲時(shí)間為T。在IGBTl關(guān)斷過程中，IGBT2未關(guān)斷，導(dǎo)致IGBTl的漏源極兩端電壓Uffil迅速升高，電路開始對Q、C2串聯(lián)充電，C n C2流過相同的電量，C i兩端的電壓基本保持不變，C 2兩端的電壓上升很快。相當(dāng)于產(chǎn)生一個(gè)高電位信號加在IGBTl的門極上，延緩IGBTl的關(guān)斷時(shí)刻。這個(gè)過程一直持續(xù)到IGBT2門極收到關(guān)斷觸發(fā)信號才結(jié)束。整個(gè)關(guān)斷過程IGBTl和IGBT2的漏源極兩端電壓在關(guān)斷瞬間基本保持一致，對于IGBT串聯(lián)運(yùn)行非常有利。
[0019]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實(shí)用新型不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本實(shí)用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實(shí)用新型內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
[0020]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高壓固態(tài)開關(guān)的高壓回路主動(dòng)均壓電路，包括電容c 1、電容C2,電阻Rp電阻R2、電阻私和二極管D i，其特征在于，所述電阻&與電阻R 2串聯(lián)；所述電容C i和電容C 2串聯(lián)，電容C1與電阻R1并聯(lián)，電容C2與電阻R2并聯(lián)，所述電阻R3為限流電阻，所述電阻R1和電阻&串聯(lián)連接IGBT的漏極和源極，所述電阻R1和電阻R2并聯(lián)連接二極管01的陽極，所述電容C1和電容C2并聯(lián)連接二極管01的陽極，所述二極管D1的陰極串聯(lián)連接電阻R3，所述電阻R3的另一端連接IGBT的柵極，所述IGBT的柵極連接驅(qū)動(dòng)電路。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種高壓固態(tài)開關(guān)的高壓回路主動(dòng)均壓電路，包括電容C1、電容C2、電阻R1、電阻R2、電阻R3和二極管D1，其特征在于，所述電阻R1與電阻R2串聯(lián)；所述電容C1和電容C2串聯(lián)，電容C1與電阻R1并聯(lián)，電容C2與電阻R2并聯(lián)，所述電阻R3為限流電阻，本實(shí)用新型改變以往IGBT串聯(lián)均壓電路控制復(fù)雜、成本高、功耗較高的缺點(diǎn)，通過采用新的均壓電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使得IGBT串聯(lián)運(yùn)行過電壓的增長的速度減慢，有利于IGBT串聯(lián)運(yùn)行，由于引入了反饋通道，開關(guān)的響應(yīng)加快，可以有效抑制IGBT串聯(lián)的過電壓。
【IPC分類】H03K17/082, H03K17/567
【公開號】CN204810250
【申請?zhí)枴緾N201520039337
【發(fā)明人】裴少通, 劉云鵬, 鐘平, 趙路佳, 王資博, 王暢, 劉賀晨
【申請人】華北電力大學(xué)（保定）
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年1月21日