專利名稱：一種逆導(dǎo)型igbt高壓橋臂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種高壓橋臂，屬電子設(shè)備與器件技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
IGBT是絕緣柵雙極晶體管，它消除了現(xiàn)有功率MOSFET的主要缺點，是一種電氣控制性 能優(yōu)良、工作頻率較高的全控功率器件，在電力電子行業(yè)有著廣泛應(yīng)用。但在高壓應(yīng)用領(lǐng)域， 由于單個IGBT器件的耐壓較低而受到限制。如果串聯(lián)使用，常因開關(guān)時間的微小差異或主電 路雜散電感的影響而損壞IGBT。因此，IGBT在高壓領(lǐng)域的直接應(yīng)用存在較大困難。目前，大 多數(shù)高壓變頻器廠家普遍采用的技術(shù)方案是用多重化移相變壓器將高壓降為多繞組低壓，分別 進(jìn)行三相整流，在低壓下用IGBT分別進(jìn)行單相H橋逆變，然后將H橋單元串聯(lián)疊加組成一相 高壓。這樣的三相電壓星形連接后輸出的高電壓再供給電機(jī)負(fù)載，從而實現(xiàn)調(diào)速。該方案的缺 點是多重化移相變壓器成本高，體積龐大，使調(diào)速裝置效率降低；連線接點多，所用功率器 件多，使裝置可靠性下降。近幾年國內(nèi)有個別廠家開始采用容性母板和數(shù)個與容性母板相接的 IGBT構(gòu)成直接串聯(lián)的高壓橋臂，但當(dāng)電網(wǎng)電壓較高，IGBT數(shù)量增多時，容性母板的層數(shù)以及 IGBT與母板之間的安裝、器件的更換及維修就較為復(fù)雜。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種逆導(dǎo)型IGBT高壓橋臂，用于實現(xiàn)高壓電機(jī)的 軟啟動和高壓電機(jī)的直接高壓變頻調(diào)速。
解決上述問題的技術(shù)方案是
一種逆導(dǎo)型IGBT高壓橋臂，它采用兩只以上的IGBT組件串接成高壓橋臂，每只IGBT組 件中的集電極C和上一級組件中的發(fā)射極E相接，其發(fā)射極和下一級組件中的集電極相接；所 述第一級IGBT組件中的集電極C接橋臂直流電壓的高電位，其最后一級IGBT的發(fā)射極E接橋臂直流電壓的低電位。
上述逆導(dǎo)型IGBT高壓橋臂，所述逆導(dǎo)型IGBT的驅(qū)動電路Dn采用光纖驅(qū)動，各IGBT控制 信號發(fā)射端的光發(fā)射器Enu EmN依次串聯(lián)，并與控制信號輸入端相連接。
上述逆導(dǎo)型IGBT高壓橋臂，所述IGBT的狀態(tài)回饋信號經(jīng)各自驅(qū)動電路Dr, DrN的狀態(tài)
輸出端口S0發(fā)射，經(jīng)光纖傳輸，在低壓接收端得到各IGBT的狀態(tài)信號VstaU VstatN，并接至
微處理器。
上述逆導(dǎo)型IGBT高壓橋臂，所述各逆導(dǎo)型IGBT的集電極C和發(fā)射極E并接均壓保護(hù)電路。 采用本實用新型組成的高壓橋臂，具有橋臂結(jié)構(gòu)簡單，IGBT開關(guān)時間一致性好的特點。每 只IGBT工作狀態(tài)可實時監(jiān)控，安全可靠，安裝維護(hù)方便。橋臂的功能相當(dāng)于高電壓的一單元 逆導(dǎo)型IGBT模塊。橋臂可根據(jù)需要組成單臂或三相橋式電路等多種連接，可實現(xiàn)高壓電機(jī)的 軟啟動，也可實現(xiàn)高壓電機(jī)的直接高壓變頻調(diào)速，從而省去龐大笨重的多重化移相變壓器，調(diào) 速裝置成本低，重量輕，效率高。


圖l是本實用新型的電原理圖。
圖中標(biāo)號含義為IGBT, IGBTn、絕緣柵雙極晶體管；Dn DrN、驅(qū)動電路；EP, EPN、
均壓保護(hù)電路；Vstat ! Vstat N 、狀態(tài)信號，GX1、驅(qū)動信號光纖；GX2、狀態(tài)回饋信號光纖。
具體實施方式
參見圖1，本實用新型所述的逆導(dǎo)型IGBT組成的高壓橋臂是由2只以上IGBT組件依次串 聯(lián)，組成一個完整高壓橋臂。具體連接是，IGBT1的輸入端(IGBT的C極)Jo接橋臂直流電壓 的高電位；IGBT 1的輸出端(IGBT的E極)與IGBT 2的輸入端相接構(gòu)成一串聯(lián)節(jié)點Jl; IGBT 組件的輸出端與下一級IGBT組件的輸入端相接構(gòu)成另一串聯(lián)節(jié)點J2;依此類推，可構(gòu)成多個 這樣的串聯(lián)節(jié)點，最后一級IGBT組件的輸出端jn接橋臂直流電壓的低電位。
每一只IGBT都連接一個驅(qū)動電路和均壓保護(hù)電路組成一只IGBT組件。逆導(dǎo)型IGBT可以 采用一單元模塊，也可以采用二單元(半橋)模塊。采用二單元模塊時，驅(qū)動電路可以做在一塊電路板上，電路原理一樣，但電氣上要完全隔離。每個高壓橋臂所需IGBT組件的數(shù)量N由 高壓電網(wǎng)經(jīng)整流后的橋臂額定直流電壓及每只IGBT所承受的最大電壓來決定。
每只IGBT的驅(qū)動電路在電氣上完全隔離，均采用光信號傳輸驅(qū)動，光信號狀態(tài)回饋，以 解決高壓橋臂與低壓控制電路的安全隔離問題和控制信號的抗電磁干擾問題。在IGBT控制信 號的發(fā)射端，將光發(fā)射器Em, E^依次串聯(lián)，控制信號同時經(jīng)各驅(qū)動信號光纖GX1傳輸直接驅(qū) 動IGBL IGBTn，保證了各IGBT開關(guān)時間的一致性。采用均壓保護(hù)電路EP, EPn, —方面 保證各IGBT動、靜態(tài)均壓一致，另一方面對IGBT上可能出現(xiàn)的瞬態(tài)過電壓進(jìn)行快速抑制，確 保IGBT的安全。IGBT的狀態(tài)回饋信號經(jīng)各自驅(qū)動電路Dr, DrN的狀態(tài)輸出端口SO發(fā)射，狀 態(tài)回饋信號光纖GX2傳輸，在低壓控第他路接收端得到各IGBT的狀態(tài)信號Vstat, Vs加n，經(jīng) 微處理器處理后，以準(zhǔn)確判斷每只IGBT的工作狀態(tài)，如有故障，能準(zhǔn)確顯示故障位置，并立 即處理。
權(quán)利要求1.一種逆導(dǎo)型IGBT高壓橋臂，其特征在于它采用兩只以上的IGBT組件串接成高壓橋臂，每只IGBT組件中的集電極C和上一級組件中的發(fā)射極E相接，其發(fā)射極和下一級組件中的集電極相接；所述第一級IGBT組件中的集電極C接橋臂直流電壓的高電位，其最后一級IGBT的發(fā)射極E接橋臂直流電壓的低電位。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆導(dǎo)型IGBT高壓橋臂，其特征在于所述逆導(dǎo)型IGBT的驅(qū)動 電路Dr,采用光纖驅(qū)動，各IGBT控串幅號發(fā)射端的光發(fā)射器Erih EmN依次串聯(lián)，并與控制信 號輸入端相連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的逆導(dǎo)型IGBT高壓橋臂，其特征在于所述IGBT的狀態(tài)回饋信 號經(jīng)各自驅(qū)動電路Dr, DrN的狀態(tài)輸出端口SO發(fā)射，經(jīng)光纖傳輸，在低壓接收端得到各IGBT的狀態(tài)信號VstaU VstatN，并接至微處理器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的逆導(dǎo)型IGBT高壓橋臂，其特征在于所述各逆導(dǎo)型IGBT 的集電極C和發(fā)射極E并接均壓保護(hù)電路。
專利摘要一種逆導(dǎo)型IGBT高壓橋臂，用于解決高壓橋臂的耐壓問題。其技術(shù)方案是它采用兩只以上的IGBT組件串接成高壓橋臂，每只IGBT組件中的集電極C和上一級組件中的發(fā)射極E相接，其發(fā)射極和下一級組件中的集電極相接；所述第一級IGBT組件中的集電極C接橋臂直流電壓的高電位，其最后一級IGBT的發(fā)射極E接橋臂直流電壓的低電位。本實用新型具有橋臂結(jié)構(gòu)簡單，IGBT開關(guān)時間一致性好，用于高壓電機(jī)的軟啟動，可實現(xiàn)直接高壓變頻調(diào)速，從而省去龐大笨重的多重化移相變壓器，調(diào)速裝置成本低，重量輕，效率高。
文檔編號H02M7/00GK201075841SQ20072010223
公開日2008年6月18日 申請日期2007年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月14日
發(fā)明者石新春, 葛運周 申請人:保定三伊電力電子有限公司