一種高壓固態開關的高壓回路主動均壓電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及高壓開關領域，具體是一種高壓固態開關的高壓回路主動均壓電路。
【背景技術】
[0002]在大功率高電壓的場合下，單個IGBT作為高壓固態開關難以達到要求。將耐壓等級低的幾十個IGBT進行串聯能有效解決單個IGBT耐壓等級低的缺陷，且成本較低，受到了廣泛的關注。保證串入的每個IGBT漏源極電壓任何時刻均低于單個IGBT的額定電壓是實現IGBT串聯的基本要求。因此一個合適的動態均壓電路對實現IGBT串聯至關重要。
[0003]目前研究人員采用多種IGBT串聯的輔助電路和信號控制補償電路以改善IGBT串聯的動態分壓。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動信號延時調整。上述方法可歸納為直接主動控制和間接被動控制2類。前者主要通過構成一個與門極驅動信號反饋的閉環控制，能有效實現動態均壓，但是控制復雜，成本高，經濟適應性較低。后者主要在IGBT外圍引入RCD緩沖電路或門極電阻，實現IGBT間接動態均壓或對IGBT漏源極過壓抑制，這種被動間接控制結構簡單、成本低，但是均壓可靠性靈活性等不及前者。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種高壓固態開關的高壓回路主動均壓電路，以解決上述【背景技術】中提出的問題。
[0005]為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案:
[0006]—種高壓固態開關的高壓回路主動均壓電路，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；所述電容C i和電容C 2串聯，電容C占電阻R1并聯，電容C2與電阻R2并聯，所述電阻R3為限流電阻，所述電阻R1和電阻R2串聯連接IGBT的漏極和源極，所述電阻R1和電阻R2并聯連接二極管D i的陽極，所述電容C i和電容C2并聯連接二極管01的陽極，所述二極管D1的陰極串聯連接電阻R3，所述電阻R3的另一端連接IGBT的柵極，所述IGBT的柵極連接驅動電路。
[0007]與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:本實用新型改變以往IGBT串聯均壓電路控制復雜、成本高、功耗較高的缺點，通過采用新的均壓電路拓撲結構，使得IGBT串聯運行過電壓的增長的速度減慢，有利于IGBT串聯運行。由于引入了反饋通道，開關的響應加快，可以有效抑制IGBT串聯的過電壓。
【附圖說明】
[0008]圖1為本實用新型一種高壓固態開關的高壓回路主動均壓電路的結構示意圖。
[0009]圖2為N個IGBT及主動均壓電路串聯結構示意圖。
【具體實施方式】
[0010]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0011]請參閱圖1?2，本實用新型實施例中，一種高壓固態開關的高壓回路主動均壓電路，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；所述電容CjP電容C 2串聯，電容C:與電阻R:并聯，電容C 2與電阻R 2并聯，所述電阻R 3為限流電阻，所述電阻R1和電阻1?2串聯連接IGBT的漏極和源極，所述電阻R i和電阻R2并聯連接二極管陽極，所述電容C i和電容C 2并聯連接二極管D ^勺陽極，所述二極管D ^勺陰極串聯連接電阻R3，所述電阻R3的另一端連接IGBT的柵極，所述IGBT的柵極連接驅動電路。
[0012]本實用新型的工作原理是:當IGBT不開通時，對IGBT進行靜態均壓。IGBT靜態電壓絕大部分的電壓集中在R1兩端。
[0013](2)當IGBT完全開通時，C1相對于C2是個直流源。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，將驅動信號與反饋通道隔離。
[0014](3)當IGBT開始關斷時，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U IGBT= U C1+UC20
[0015](4)當IGBT由于某種原因關斷時，IGBT漏源極兩端產生過電壓，主電路對CjP C 2充電。Ua不變，而Ue2為正且上升很快。關斷時IGBT柵極的電位為低，D1導通，給IGBT柵極一個正的觸發信號，IGBT開通，其兩端的過壓消失，Ue2回到IGBT靜態分壓時的電位。
[0016](5)當IGBT沒有完全開通時，由于某種原因，在IGBT兩端產生過電壓，同樣電容C2上極板的電位會上升很快，將二極管D1導通，產生正的電壓信號，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IGBT同時給開通觸發信號，由于雜散電感、電容的存在或IGBT自身動態特性存在差異等原因使得兩個IGBT未同時開通，假設IGBTl先于IGBT2收到觸發信號，延遲時間為T。在IGBTl收到觸發信號并開通而IGBT2未開通這段時間，IGBTl漏源極電壓Ucm下降，電路開始對C3、C4串聯充電。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。相當于產生一個高電位信號加在IGBT2的門極上，維持IGBT2漏源極兩端電壓保持不變，這個過程一直持續到IGBT2的觸發信號到達IGBT2的門極才結束。整個開通過程未出現高于單個IGBT靜態電壓的電壓尖峰，這對于IGBT串聯運行非常有利。
[0018]對兩個IGBT同時給關斷觸發信號，由于雜散電感、電容的存在或IGBT自身動態特性存在差異等原因使得兩個IGBT未同時關斷，假設IGBTl先于IGBT2收到觸發信號，延遲時間為T。在IGBTl關斷過程中，IGBT2未關斷，導致IGBTl的漏源極兩端電壓Uffil迅速升高，電路開始對Q、C2串聯充電，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。相當于產生一個高電位信號加在IGBTl的門極上，延緩IGBTl的關斷時刻。這個過程一直持續到IGBT2門極收到關斷觸發信號才結束。整個關斷過程IGBTl和IGBT2的漏源極兩端電壓在關斷瞬間基本保持一致，對于IGBT串聯運行非常有利。
[0019]對于本領域技術人員而言，顯然本實用新型不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本實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現本實用新型。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實用新型的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本實用新型內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。
[0020]此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
【主權項】
1.一種高壓固態開關的高壓回路主動均壓電路，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；所述電容C i和電容C 2串聯，電容C1與電阻R1并聯，電容C2與電阻R2并聯，所述電阻R3為限流電阻，所述電阻R1和電阻&串聯連接IGBT的漏極和源極，所述電阻R1和電阻R2并聯連接二極管01的陽極，所述電容C1和電容C2并聯連接二極管01的陽極，所述二極管D1的陰極串聯連接電阻R3，所述電阻R3的另一端連接IGBT的柵極，所述IGBT的柵極連接驅動電路。
【專利摘要】本實用新型公開了一種高壓固態開關的高壓回路主動均壓電路，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；所述電容C1和電容C2串聯，電容C1與電阻R1并聯，電容C2與電阻R2并聯，所述電阻R3為限流電阻，本實用新型改變以往IGBT串聯均壓電路控制復雜、成本高、功耗較高的缺點，通過采用新的均壓電路拓撲結構，使得IGBT串聯運行過電壓的增長的速度減慢，有利于IGBT串聯運行，由于引入了反饋通道，開關的響應加快，可以有效抑制IGBT串聯的過電壓。
【IPC分類】H03K17/082, H03K17/567
【公開號】CN204810250
【申請號】CN201520039337
【發明人】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（保定）
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年1月21日