一種IGBT串聯電壓自動均衡控制電路的制作方法
一種igbt串聯電壓自動均衡控制電路
技術領域
1.本發明涉及一種igbt串聯電壓自動均衡控制電路，更具體的說，尤其涉及一種的igbt串聯電壓自動均衡控制電路。
背景技術：
2.在各種電力電子產品中，常規的低壓產品以380v和660v為主，采用對應等級電壓的igbt模塊即可實現。在更高電壓等級的主電路應用時，常規的標準igbt模塊不能滿足電壓需求，如采用高電壓igbt模塊，成本高和采購周期長，且需專用驅動控制，通用性差。考慮利用常規電壓等級的igbt模塊實現高電壓輸出，采用igbt直接串聯應用，由于模塊自身制作工藝和參數的差異性，會在關斷時刻出現不同步，此時會導致igbt出現過壓損壞風險。
3.基于此，提出一種采用tvs鉗位電壓均衡控制的方法，來解決igbt直接串聯應用可能的過壓風險。
技術實現要素：
4.本發明為了克服上述技術問題的缺點，提供了一種igbt串聯電壓自動均衡控制電路。
5.本發明的igbt串聯電壓自動均衡控制電路，包括隔離驅動電路和igbt串聯電路，igbt串聯電路由兩個或兩個以上的igbt器件vti串聯而成，隔離驅動電路用于產生相互隔離的分別驅使每個igbt器件vti工作的驅動信號，i=1,2,
…
,n，n≥2；其特征在于：所述每個igbt器件vti的集電極和發射極上連接有電壓鉗位電路，電壓鉗位電路由tvs管vd1、二極管d1、電阻r7和電容c1構成，二極管d1的正極接于igbt器件vti的集電極上，電阻r7的一端接于二極管d1的負極上，另一端接于tvs管vd1的陰極上，tvs管vd1的陽極接于igbt器件vti的發射極上，電容c1的兩端分別接于tvs管vd1的陽極和二極管d1與電阻r7的連接處。
6.本發明的igbt串聯電壓自動均衡控制電路，在igbt串聯電路中：igbt器件vti（5）的集電極接于與其相鄰的igbt器件的發射極或直流母線的正極上，igbt器件vti的發射極接于與其相鄰的igbt器件的集電極或直流母線的負極上；所述igbt器件vti的集電極與發射極之間連接有續流二極管。
7.本發明的igbt串聯電壓自動均衡控制電路，所述隔離驅動電路由數量與igbt器件vti數量相等的光電耦合器ei構成，pwm信號接于每個光電耦合器ei的輸入端，光電耦合器ei的輸出端經柵極電阻接于igbt器件vti的柵極上；igbt器件vti的柵極經接地電阻接于隔離驅動電路的電源地上，igbt器件vti的發射極接于隔離驅動電路的電源地上。
8.本發明的有益效果是：本發明的igbt串聯電壓自動均衡控制電路，igbt串聯電路中的每個igbt器件vti的集、射極之間均連接有由tvs管vd1（瞬態二極管）、電阻r7、二極管d1和電容c1構成的電壓鉗位電路，當igbt串聯電路中的一個或一個以上的igbt器件vti關斷時，直流電壓經二極管d1對電容c1充電，當電容c1的兩端的電壓上升至大于tvs管vd1的鉗位電壓時，tvs管vd1擊穿導通，進而使關斷狀態的igbt器件vti集電極與發射極之間的電
壓鉗位在“tvs管vd1的鉗位電壓+二極管d1的導通電壓”的數值上，使得不同關斷狀態的igbt器件vti的集射極電壓均相等，實現了不同igbt器件vti關斷時的電壓均衡，即使由于器件或模塊自身制作工藝和參數的差異性，會在關斷時刻出現不同步，也不會出現igbt器件vti出現過壓損壞。
附圖說明
9.圖1為本發明的igbt串聯電壓自動均衡控制電路的電路圖。
10.圖中：1隔離驅動電路，2 igbt串聯電路，3電壓鉗位電路，4光電耦合器ei，5 igbt器件vti。
具體實施方式
11.下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明。
12.如圖1所示，給出了本發明的igbt串聯電壓自動均衡控制電路的電路圖，其由隔離驅動電路1、igbt串聯電路2和電壓鉗位電路3構成，igbt串聯電路2由兩個或兩個以上的igbt器件vti串聯而成，以形成更高電壓等級的逆變或整流電路。隔離驅動電路1用于產生驅使每個igbt器件vti導通和關斷的控制信號，且不同驅動信號之間相互隔離。每個igbt器件vti的集電極和發射極之間均連接電壓鉗位電路3，在igbt器件vti關斷時，電壓鉗位電路3將關斷的igbt器件vti的集射極與發射極之間的電壓鉗位在一定數值，以防止igbt器件vti出現過壓損壞。
13.圖1中，所示的igbt器件vt1的發射極與igbt器件vt2的集電極相連接，vt1的集電極接于與其相鄰的igbt器件的發射極或直流母線的正極上，vt2的發射極接于與其相鄰的igbt器件的集電極或直流母線的負極上；所示的vt1和vt2的發射極與集電極之間連接有續流二極管。
14.所示的隔離驅動電路1由光電耦合器e1和光電耦合器e2構成，e1和e2均采用型號為hcpl-3120的器件，pwm控制信號接于e1的2號引腳上，e1的3號引腳與e2的2號引腳相連接，e2的3號引腳接于隔離驅動電路1輸入端的電源地gnd上。e1的2號引腳與號引腳之間串有電阻r1，e2的2號引腳與號引腳之間串有電阻r2，這樣，pwm控制信號就同時輸入到了光電耦合器e1和e2的輸入端，并經光電耦合器實現控制信號與控制器件電路的隔離。
15.光電耦合器e1的8號引腳（vcc）和5號引腳（vee）分別接于電源v1的+15v和-10v上，光電耦合器e2的8號引腳（vcc）和5號引腳（vee）分別接于電源v2的+15v和-10v上。光電耦合器e1的6號引腳與7號引腳連接在一起，并經柵極電阻r3接于gbt器件vt1的柵極上；e2的6號引腳與7號引腳連接在一起，并經柵極電阻r4接于gbt器件vt2的柵極上。vt1的柵極經電阻r5接于電源地gnd1上，vt2的柵極經電阻r6接于電源地gnd2上，vt1的發射極也接于電源地gnd1上，vt2的發射極接于電源地gnd2上。
16.所示電壓鉗位電路3由tvs管vd1（瞬態二極管）、電阻r7、二極管d1和電容c1構成，所示二極管d1的正極接于igbt器件vti的集電極上，tvs管vd1的陽極接于igbt器件vti的發射極上，電阻r7的一端接于二極管d1的負極上，電阻r7的另一端接于tvs管vd1的陰極上，電容c1的兩端分別接于tvs管vd1的陽極和電阻r7與二極管d1的連接處。
17.電壓鉗位電路3的工作原理為：當igbt器件vt1關斷時，其集電極經二極管d1正向
導通，開始對電容c1進行充電，當電容c1上的電壓大于tvs管vd1的鉗位電壓值時，tvs管vd1反向擊穿導通，將igbt器件vt1的集射極電壓限制在稍高于tvs管vd1鉗位值（tvs管vd1鉗位值+二極管d1的導通壓降），電容c1電壓與tvs管vd1的鉗位值相同。當igbt器件vt1再次開通時，集射極壓降變小，電容c1的電壓高于vt1的集射極電壓，二極管d1反向截止，電容c1通過電阻r5向tvs管vd1放電，直到電容c1電壓小于tvs管vd1的鉗位電壓，此時放電結束，電容c1上維持一定電壓直到下次關斷再次進行充電。
18.這樣，由于設置了電壓鉗位電路3，使得不同關斷狀態的igbt器件vti的集射極電壓均相等，實現了不同igbt器件vti關斷時的電壓均衡，即使由于器件或模塊自身制作工藝和參數的差異性，會在關斷時刻出現不同步，也不會出現igbt器件vti出現過壓損壞。
技術特征：
1.一種igbt串聯電壓自動均衡控制電路，包括隔離驅動電路（1）和igbt串聯電路（2），igbt串聯電路（2）由兩個或兩個以上的igbt器件vti（5）串聯而成，隔離驅動電路（1）用于產生相互隔離的分別驅使每個igbt器件vti工作的驅動信號，i=1,2,
…
,n，n≥2；其特征在于：所述每個igbt器件vti（5）的集電極和發射極上連接有電壓鉗位電路（3），電壓鉗位電路由tvs管vd1、二極管d1、電阻r7和電容c1構成，二極管d1的正極接于igbt器件vti的集電極上，電阻r7的一端接于二極管d1的負極上，另一端接于tvs管vd1的陰極上，tvs管vd1的陽極接于igbt器件vti的發射極上，電容c1的兩端分別接于tvs管vd1的陽極和二極管d1與電阻r7的連接處。2.根據權利要求1所述的igbt串聯電壓自動均衡控制電路，其特征在于：在igbt串聯電路（2）中：igbt器件vti（5）的集電極接于與其相鄰的igbt器件的發射極或直流母線的正極上，igbt器件vti的發射極接于與其相鄰的igbt器件的集電極或直流母線的負極上；所述igbt器件vti的集電極與發射極之間連接有續流二極管。3.根據權利要求1或2所述的igbt串聯電壓自動均衡控制電路，其特征在于：所述隔離驅動電路（1）由數量與igbt器件vti（5）數量相等的光電耦合器ei（4）構成，pwm信號接于每個光電耦合器ei（4）的輸入端，光電耦合器ei的輸出端經柵極電阻接于igbt器件vti的柵極上；igbt器件vti的柵極經接地電阻接于隔離驅動電路（1）的電源地上，igbt器件vti的發射極接于隔離驅動電路的電源地上。
技術總結
本發明的IGBT串聯電壓自動均衡控制電路，包括隔離驅動電路和IGBT串聯電路，IGBT串聯電路由IGBT器件VTi串聯而成，特征在于：每個IGBT器件VTi的集射極上連接有電壓鉗位電路，電壓鉗位電路由TVS管VD1、二極管D1、電阻R7和電容C1構成，二極管D1的正極接于IGBT器件VTi的集電極上，TVS管VD1的陽極接于IGBT器件VTi的發射極上，電容C1的兩端分別接于TVS管VD1的陽極和二極管D1與電阻R7的連接處。本發明的制電路實現了不同IGBT器件VTi關斷時的電壓均衡，即使由于器件工藝和參數的差異性在關斷時刻出現不同步，也不會出現IGBT器件VTi出現過壓損壞。壞。壞。
