一种IGBT串联电压自动均衡控制电路的制作方法
一种igbt串联电压自动均衡控制电路
技术领域
1.本发明涉及一种igbt串联电压自动均衡控制电路，更具体的说，尤其涉及一种的igbt串联电压自动均衡控制电路。
背景技术：
2.在各种电力电子产品中，常规的低压产品以380v和660v为主，采用对应等级电压的igbt模块即可实现。在更高电压等级的主电路应用时，常规的标准igbt模块不能满足电压需求，如采用高电压igbt模块，成本高和采购周期长，且需专用驱动控制，通用性差。考虑利用常规电压等级的igbt模块实现高电压输出，采用igbt直接串联应用，由于模块自身制作工艺和参数的差异性，会在关断时刻出现不同步，此时会导致igbt出现过压损坏风险。
3.基于此，提出一种采用tvs钳位电压均衡控制的方法，来解决igbt直接串联应用可能的过压风险。
技术实现要素：
4.本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种igbt串联电压自动均衡控制电路。
5.本发明的igbt串联电压自动均衡控制电路，包括隔离驱动电路和igbt串联电路，igbt串联电路由两个或两个以上的igbt器件vti串联而成，隔离驱动电路用于产生相互隔离的分别驱使每个igbt器件vti工作的驱动信号，i=1,2,
…
,n，n≥2；其特征在于：所述每个igbt器件vti的集电极和发射极上连接有电压钳位电路，电压钳位电路由tvs管vd1、二极管d1、电阻r7和电容c1构成，二极管d1的正极接于igbt器件vti的集电极上，电阻r7的一端接于二极管d1的负极上，另一端接于tvs管vd1的阴极上，tvs管vd1的阳极接于igbt器件vti的发射极上，电容c1的两端分别接于tvs管vd1的阳极和二极管d1与电阻r7的连接处。
6.本发明的igbt串联电压自动均衡控制电路，在igbt串联电路中：igbt器件vti（5）的集电极接于与其相邻的igbt器件的发射极或直流母线的正极上，igbt器件vti的发射极接于与其相邻的igbt器件的集电极或直流母线的负极上；所述igbt器件vti的集电极与发射极之间连接有续流二极管。
7.本发明的igbt串联电压自动均衡控制电路，所述隔离驱动电路由数量与igbt器件vti数量相等的光电耦合器ei构成，pwm信号接于每个光电耦合器ei的输入端，光电耦合器ei的输出端经栅极电阻接于igbt器件vti的栅极上；igbt器件vti的栅极经接地电阻接于隔离驱动电路的电源地上，igbt器件vti的发射极接于隔离驱动电路的电源地上。
8.本发明的有益效果是：本发明的igbt串联电压自动均衡控制电路，igbt串联电路中的每个igbt器件vti的集、射极之间均连接有由tvs管vd1（瞬态二极管）、电阻r7、二极管d1和电容c1构成的电压钳位电路，当igbt串联电路中的一个或一个以上的igbt器件vti关断时，直流电压经二极管d1对电容c1充电，当电容c1的两端的电压上升至大于tvs管vd1的钳位电压时，tvs管vd1击穿导通，进而使关断状态的igbt器件vti集电极与发射极之间的电
压钳位在“tvs管vd1的钳位电压+二极管d1的导通电压”的数值上，使得不同关断状态的igbt器件vti的集射极电压均相等，实现了不同igbt器件vti关断时的电压均衡，即使由于器件或模块自身制作工艺和参数的差异性，会在关断时刻出现不同步，也不会出现igbt器件vti出现过压损坏。
附图说明
9.图1为本发明的igbt串联电压自动均衡控制电路的电路图。
10.图中：1隔离驱动电路，2 igbt串联电路，3电压钳位电路，4光电耦合器ei，5 igbt器件vti。
具体实施方式
11.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
12.如图1所示，给出了本发明的igbt串联电压自动均衡控制电路的电路图，其由隔离驱动电路1、igbt串联电路2和电压钳位电路3构成，igbt串联电路2由两个或两个以上的igbt器件vti串联而成，以形成更高电压等级的逆变或整流电路。隔离驱动电路1用于产生驱使每个igbt器件vti导通和关断的控制信号，且不同驱动信号之间相互隔离。每个igbt器件vti的集电极和发射极之间均连接电压钳位电路3，在igbt器件vti关断时，电压钳位电路3将关断的igbt器件vti的集射极与发射极之间的电压钳位在一定数值，以防止igbt器件vti出现过压损坏。
13.图1中，所示的igbt器件vt1的发射极与igbt器件vt2的集电极相连接，vt1的集电极接于与其相邻的igbt器件的发射极或直流母线的正极上，vt2的发射极接于与其相邻的igbt器件的集电极或直流母线的负极上；所示的vt1和vt2的发射极与集电极之间连接有续流二极管。
14.所示的隔离驱动电路1由光电耦合器e1和光电耦合器e2构成，e1和e2均采用型号为hcpl-3120的器件，pwm控制信号接于e1的2号引脚上，e1的3号引脚与e2的2号引脚相连接，e2的3号引脚接于隔离驱动电路1输入端的电源地gnd上。e1的2号引脚与号引脚之间串有电阻r1，e2的2号引脚与号引脚之间串有电阻r2，这样，pwm控制信号就同时输入到了光电耦合器e1和e2的输入端，并经光电耦合器实现控制信号与控制器件电路的隔离。
15.光电耦合器e1的8号引脚（vcc）和5号引脚（vee）分别接于电源v1的+15v和-10v上，光电耦合器e2的8号引脚（vcc）和5号引脚（vee）分别接于电源v2的+15v和-10v上。光电耦合器e1的6号引脚与7号引脚连接在一起，并经栅极电阻r3接于gbt器件vt1的栅极上；e2的6号引脚与7号引脚连接在一起，并经栅极电阻r4接于gbt器件vt2的栅极上。vt1的栅极经电阻r5接于电源地gnd1上，vt2的栅极经电阻r6接于电源地gnd2上，vt1的发射极也接于电源地gnd1上，vt2的发射极接于电源地gnd2上。
16.所示电压钳位电路3由tvs管vd1（瞬态二极管）、电阻r7、二极管d1和电容c1构成，所示二极管d1的正极接于igbt器件vti的集电极上，tvs管vd1的阳极接于igbt器件vti的发射极上，电阻r7的一端接于二极管d1的负极上，电阻r7的另一端接于tvs管vd1的阴极上，电容c1的两端分别接于tvs管vd1的阳极和电阻r7与二极管d1的连接处。
17.电压钳位电路3的工作原理为：当igbt器件vt1关断时，其集电极经二极管d1正向
导通，开始对电容c1进行充电，当电容c1上的电压大于tvs管vd1的钳位电压值时，tvs管vd1反向击穿导通，将igbt器件vt1的集射极电压限制在稍高于tvs管vd1钳位值（tvs管vd1钳位值+二极管d1的导通压降），电容c1电压与tvs管vd1的钳位值相同。当igbt器件vt1再次开通时，集射极压降变小，电容c1的电压高于vt1的集射极电压，二极管d1反向截止，电容c1通过电阻r5向tvs管vd1放电，直到电容c1电压小于tvs管vd1的钳位电压，此时放电结束，电容c1上维持一定电压直到下次关断再次进行充电。
18.这样，由于设置了电压钳位电路3，使得不同关断状态的igbt器件vti的集射极电压均相等，实现了不同igbt器件vti关断时的电压均衡，即使由于器件或模块自身制作工艺和参数的差异性，会在关断时刻出现不同步，也不会出现igbt器件vti出现过压损坏。
技术特征：
1.一种igbt串联电压自动均衡控制电路，包括隔离驱动电路（1）和igbt串联电路（2），igbt串联电路（2）由两个或两个以上的igbt器件vti（5）串联而成，隔离驱动电路（1）用于产生相互隔离的分别驱使每个igbt器件vti工作的驱动信号，i=1,2,
…
,n，n≥2；其特征在于：所述每个igbt器件vti（5）的集电极和发射极上连接有电压钳位电路（3），电压钳位电路由tvs管vd1、二极管d1、电阻r7和电容c1构成，二极管d1的正极接于igbt器件vti的集电极上，电阻r7的一端接于二极管d1的负极上，另一端接于tvs管vd1的阴极上，tvs管vd1的阳极接于igbt器件vti的发射极上，电容c1的两端分别接于tvs管vd1的阳极和二极管d1与电阻r7的连接处。2.根据权利要求1所述的igbt串联电压自动均衡控制电路，其特征在于：在igbt串联电路（2）中：igbt器件vti（5）的集电极接于与其相邻的igbt器件的发射极或直流母线的正极上，igbt器件vti的发射极接于与其相邻的igbt器件的集电极或直流母线的负极上；所述igbt器件vti的集电极与发射极之间连接有续流二极管。3.根据权利要求1或2所述的igbt串联电压自动均衡控制电路，其特征在于：所述隔离驱动电路（1）由数量与igbt器件vti（5）数量相等的光电耦合器ei（4）构成，pwm信号接于每个光电耦合器ei（4）的输入端，光电耦合器ei的输出端经栅极电阻接于igbt器件vti的栅极上；igbt器件vti的栅极经接地电阻接于隔离驱动电路（1）的电源地上，igbt器件vti的发射极接于隔离驱动电路的电源地上。
技术总结
本发明的IGBT串联电压自动均衡控制电路，包括隔离驱动电路和IGBT串联电路，IGBT串联电路由IGBT器件VTi串联而成，特征在于：每个IGBT器件VTi的集射极上连接有电压钳位电路，电压钳位电路由TVS管VD1、二极管D1、电阻R7和电容C1构成，二极管D1的正极接于IGBT器件VTi的集电极上，TVS管VD1的阳极接于IGBT器件VTi的发射极上，电容C1的两端分别接于TVS管VD1的阳极和二极管D1与电阻R7的连接处。本发明的制电路实现了不同IGBT器件VTi关断时的电压均衡，即使由于器件工艺和参数的差异性在关断时刻出现不同步，也不会出现IGBT器件VTi出现过压损坏。坏。坏。
