管V5、高壓突波電容C1、高壓突波電容C2、緩沖電阻R8、緩沖電阻R9和第二快速二極管V4;所述雪崩二極管T1?T7按陰極連接陽極的方式依次串聯(lián)，雪崩二極管T7的陰極連接IGBT的集電極，雪崩二極管T1的陽極連接第一快速二極管V5的陽極，第一快速二極管V5的陰極連接IGBT的門極IG;所述高壓突波電容C2與所述雪崩二極管T3并聯(lián)，所述高壓突波電容C1、
緩沖電阻R9和第二快速二極管V4依次串聯(lián)，所述高壓突波電容C1的開放端連接雪崩二極管T2的陰極，所述第二快速二極管V4的陰極連接所述推挽式驅(qū)動(dòng)電路的電流信號(hào)輸入端，所述緩沖電阻R8連接在第一快速二極管V5的陽極和第二快速二極管V4的陽極之間。所述依次串聯(lián)的雪崩二極管T1?T7組成第一串聯(lián)雪崩二極管組，依次串聯(lián)的T3?T7組成第二串聯(lián)雪崩二極管組。第一反饋回路由第一串聯(lián)雪崩二極管組和第一快速二極管V5組成，第二反饋回路由第二串聯(lián)雪崩二極管、所述高壓突波電容C1、所述高壓突波電容C2、緩沖電阻R8、緩沖電阻R9和第二快速二極管V4。
[0022]所述保護(hù)閾值調(diào)節(jié)電路中，包含開關(guān)MOSFET V6器件，開關(guān)MOSFET V6的門極MG連接到IGBT的門極IG，開關(guān)MOSFET V6的漏極MD連接到雪崩二極管的T2的陰極，開關(guān)MOSFET V6的源極MS連接到第一快速二極管V5的陽極.
[0023]如圖2所示為上述一種新型大功率IGBT柔性驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路的原理示意圖，可以清楚的看到本電路是建立在經(jīng)典控制理論基礎(chǔ)上的，給定信號(hào)VR通過前向傳遞函數(shù)Z1、Z2、Gl、G2控制IGBT的發(fā)射極-集電極電壓VCE，通過Kl、K2兩個(gè)負(fù)反饋構(gòu)成兩級(jí)閉環(huán)控制。根據(jù)經(jīng)典自動(dòng)控制理論，VCE=G(S)*VR，這就意味著，只要控制住變量VR，變量VCE就是可控的，也就達(dá)到了柔性驅(qū)動(dòng)和保護(hù)的目的。通過選擇開關(guān)K和前向通道的互鎖，調(diào)節(jié)前向通道函數(shù)Z2，完成對(duì)IGBT保護(hù)閾值的兩級(jí)控制。
[0024]在上述的一種新型大功率IGBT柔性驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路中，推挽式驅(qū)動(dòng)電路中的大功率三極管VI和V2將輸入電路的PWM邏輯信號(hào)放大，再經(jīng)過由電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和快速二極管VI組成的門極驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與IGBT門極IG相連，驅(qū)動(dòng)IGBT。中間并入第一反饋回路，減緩IGBT的開通和關(guān)斷產(chǎn)生的電壓尖峰，完成單位閉環(huán)增益K1。推挽式驅(qū)動(dòng)電路輸入端并聯(lián)第二反饋回路，第二反饋回路除第二串聯(lián)雪崩二極管組，還包括并聯(lián)的高壓突波電容支路，輸出端和推挽式驅(qū)動(dòng)電路的共基極連接，完成閉環(huán)增益K2。
[0025]當(dāng)IGBT開通或者關(guān)斷產(chǎn)生的電壓尖峰超過7個(gè)串聯(lián)的雪崩二極管擊穿電壓的和值時(shí)，擊穿電流通過第一反饋回路，快速的流入IGBT門極IG，減緩開通或者關(guān)斷的速度，同時(shí)通過第二反饋回路，高壓突波電容將尖峰電流快速的輸入推挽式驅(qū)動(dòng)電路，在增益K2的作用下流入IGBT門極IG，這樣既保證了快速性又可以保證穩(wěn)定性。
[0026]將開關(guān)MOSFET V6的門極MG和IGBT的門極IG相連，獲得同步觸發(fā)的效果，在IGBT開通時(shí)，V6也開通，將Tl、T2短路，降低給定值VR，在IGBT關(guān)斷時(shí)，V6也關(guān)斷，將Tl、T2串入回路，增高給定值VR，以此在開通和關(guān)斷時(shí)保護(hù)IGBT。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型大功率IGBT柔性驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路，包括工作電源電路，其特征在于還包括: 推挽式驅(qū)動(dòng)電路，所述推挽式驅(qū)動(dòng)電路接收所述工作電源電路的電流信號(hào)，輸出端連接IGBT的門極IG ;用于對(duì)控制系統(tǒng)傳送的控制信號(hào)進(jìn)行功率放大，完成對(duì)IGBT的門極IG開通和關(guān)斷的阻抗分別控制； 串聯(lián)雪崩二極管反饋回路，包括兩個(gè)尖峰電壓反饋回路: 第一反饋回路，包括第一快速二極管和第一串聯(lián)雪崩二極管組串聯(lián)結(jié)構(gòu)，第一串聯(lián)雪崩二極管組的信號(hào)輸入端連接IGBT的集電極，輸出端經(jīng)第一快速二極管連接IGBT的門極IG； 第二反饋回路，包括第二串聯(lián)雪崩二極管組、高壓突波電容和第二快速二極管；第二串聯(lián)雪崩二極管組的電流信號(hào)輸入端與IGBT的集電極連接，所述第二串聯(lián)雪崩二極管組輸出的電流信號(hào)經(jīng)高壓突波電容吸收，并通過緩沖電阻，被第二快速二極管引入所述推挽式驅(qū)動(dòng)電路的電流信號(hào)輸入端；所述第二串聯(lián)雪崩二極管組是所述第一串聯(lián)雪崩二極管組的一部分; 保護(hù)閾值調(diào)節(jié)電路，包含開關(guān)MOSFET器件，用于在IGBT開通時(shí)，降低所述串聯(lián)雪崩二極管反饋回路中的擊穿電壓總值。2.如權(quán)利要求1所述的一種新型大功率IGBT柔性驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路，其特征在于:所述串聯(lián)雪崩二極管反饋回路包括雪崩二極管T1?T7、第一快速二極管V5、高壓突波電容C1、高壓突波電容C2、緩沖電阻R8、緩沖電阻R9和第二快速二極管V4 ;所述雪崩二極管T1?T7按陰極連接陽極的方式依次串聯(lián)，雪崩二極管T7的陰極連接IGBT的集電極1C，雪崩二極管T1的陽極連接第一快速二極管V5的陽極，第一快速二極管V5的陰極連接IGBT的門極IG ;所述高壓突波電容C2與所述雪崩二極管T3并聯(lián)，所述高壓突波電容C1、緩沖電阻R9和第二快速二極管V4依次串聯(lián)，所述高壓突波電容C1的開放端連接雪崩二極管T2的陰極，所述第二快速二極管V4的陰極連接所述推挽式驅(qū)動(dòng)電路的電流信號(hào)輸入端，所述緩沖電阻R8連接在第一快速二極管V5的陽極和第二快速二極管V4的陽極之間；所述依次串聯(lián)的雪崩二極管T1?T7組成第一串聯(lián)雪崩二極管組，依次串聯(lián)的T3?T7組成第二串聯(lián)雪崩二極管組；第一反饋回路由第一串聯(lián)雪崩二極管組和第一快速二極管V5組成，第二反饋回路由第二串聯(lián)雪崩二極管、所述高壓突波電容C1、所述高壓突波電容C2、緩沖電阻R8、緩沖電阻R9和第二快速二極管V4。3.如權(quán)利要求2所述的一種新型大功率IGBT柔性驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路，其特征在于:所述保護(hù)閾值調(diào)節(jié)電路中，包含開關(guān)MOSFET V6器件，開關(guān)MOSFET V6的門極MG連接到IGBT的門極IG，開關(guān)MOSFET V6的漏極MD連接到雪崩二極管的T2的陰極，開關(guān)MOSFET V6的源極MS連接到第一快速二極管V5的陽極。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種新型大功率IGBT柔性驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路，包括：工作電源電路、推挽式驅(qū)動(dòng)電路、串聯(lián)雪崩二極管反饋回路和保護(hù)閾值調(diào)節(jié)電路，采用雪崩二極管對(duì)IGBT開通和關(guān)斷產(chǎn)生的電壓尖峰進(jìn)行閉環(huán)控制，同時(shí)，對(duì)大功率IGBT門極IG開通和關(guān)斷的阻抗分別控制及對(duì)集射極電壓尖峰的兩級(jí)閉環(huán)控制，改變門極驅(qū)動(dòng)電流的變化率，使得IGBT工作狀態(tài)維持在線性區(qū)一段時(shí)間，達(dá)到限制IGBT集射極尖峰電壓柔性驅(qū)動(dòng)的目的，通過保護(hù)閾值調(diào)節(jié)電路對(duì)串聯(lián)雪崩二極管反饋回路中雪崩二極管的短路調(diào)節(jié)，完成對(duì)IGBT保護(hù)閾值的兩級(jí)控制。
【IPC分類】H02M1/08
【公開號(hào)】CN205039693
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520725476
【發(fā)明人】馬?；? 王有云, 林鴻元, 尚慶華, 劉偉, 袁小偉, 蔣佳琛
【申請(qǐng)人】天水電氣傳動(dòng)研究所有限責(zé)任公司
【公開日】2016年2月17日
【申請(qǐng)日】2015年9月18日