本發(fā)明涉及控制電路領域，具體而言，涉及一種用于高壓固體開關的驅動電路。

背景技術：
高壓固體開關采用多級功率MOSFET管或絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）串聯而成，其難點包括驅動供能、驅動同步觸發(fā)、級間絕緣以及靜動態(tài)均壓的設計。因此設計良好的驅動電路電能供給、驅動電路同步觸發(fā)、各級串聯驅動電路的相互絕緣以及串聯電力電子器件間的靜動態(tài)均壓是保障高壓固體開關穩(wěn)定安全工作的前提。高壓固體開關的驅動電路主要完成電能供給、多級串聯的同步觸發(fā)以及串聯級間的相互絕緣?，F有高壓固體開關觸發(fā)方式主要以下三種：1）電磁觸發(fā)；2）光觸發(fā)；3）光電觸發(fā)。電磁觸發(fā)方式核心器件是脈沖變壓器，是基于電磁耦合原理，將低電位的觸發(fā)信號經過脈沖變壓器隔離后傳送到高電位晶閘管門級，實現多路同步觸發(fā)；光觸發(fā)的核心器件是光空晶閘管，但由于光控晶閘管國內基本無定型產品，而國外產品價格昂貴，所以目前無法推廣此方法。光電觸發(fā)核心器件是光纖線、光電發(fā)生器和接收器，是基于光電轉化和光纖通信原理，觸發(fā)信號通過光纖傳送到高壓側，經處理后驅動各個電力電子器件的門極，實現多路同步觸發(fā)。光電觸發(fā)方式具有觸發(fā)陡度小、同步性好、抗干擾能力高的優(yōu)點。光纖觸發(fā)方式采用光纖線替代了傳統(tǒng)的電纜進行信號傳輸，巧妙的解決了控制信號與高壓信號間的隔離，但光纖觸發(fā)方式也存在接線復雜、價格昂貴、高壓懸浮電源、設計繁瑣、設備體積大等缺點，這些缺點制約著高壓固體開關光電觸發(fā)方式的使用和推廣。而現有的電磁觸發(fā)方式大多輸出路數少、體積龐大、增減輸出路數復雜、觸發(fā)同步性差等缺點。由上可知，現有的光電觸發(fā)方式價格昂貴、接線復雜、高壓懸浮電源，現有的光觸發(fā)方式的光控晶閘管價格昂貴，型號無定型產品等缺點導致成本高，以及現有的電磁觸發(fā)輸出路數少、體積龐大、增加輸出路數復雜、觸發(fā)同步性差。針對現有技術中電磁觸發(fā)使用光纖線體積大成本高的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術實現要素：
針對相關技術電磁觸發(fā)使用光纖線體積大成本高的問題，目前尚未提出有效的解決方案，為此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于高壓固體開關的驅動電路，以解決上述問題。為了實現上述目的，根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于高壓固體開關的驅動電路，該驅動電路包括：第一控制電路，用于將初始控制信號進行信號調制生成第一控制信號，其中，第一控制信號為導通寬度可調的信號；耦合電路，與第一控制電路連接，用于將第一控制信號進行耦合生成耦合控制信號；第二控制電路，與耦合電路連接，用于對耦合控制信號進行信號調整生成驅動高壓固體開關的觸發(fā)信號。進一步地，第一控制電路包括：PWM控制單元，用于生成PWM信號；第一控制單元，與PWM控制單元連接，用于使用PWM信號對初始控制信號進行信號調制生成調制控制信號；開關電路，與第一控制單元連接，用于通過使用調制控制信號控制開關電路的通斷以輸出第一控制信號。進一步地，第一控制電路還包括：光電單元，初始控制信號通過光電單元輸入運放單元；運放單元，與光電單元連接，用于對初始控制信號進行放大得到第二控制信號；第一控制單元還用于使用PWM信號對第二控制信號進行信號調制生成調制控制信號。進一步地，開關電路包括功率管。進一步地，耦合電路包括：磁芯；原邊線圈，與第一控制電路連接；副邊線圈，與第二控制電路連接，其中，原邊線圈和副邊線圈纏繞在磁芯上，通過原邊線圈輸入第一控制信號，以驅動磁芯感應產生主磁通形成原邊主磁通回路，磁芯將原邊主磁通回路上的電流耦合至副邊線圈生成耦合控制信號，副邊線圈輸出耦合控制信號。進一步地，第二控制電路包括一個或多個控制子電路，其中，每個控制子電路包括：整流單元，與耦合電路連接，用于對耦合控制信號進行整流得到初始直流信號；濾波單元，與整流單元連接，用于對初始直流信號進行濾波處理得到觸發(fā)信號；穩(wěn)壓單元，與濾波單元連接，用于將觸發(fā)信號穩(wěn)壓輸出。進一步地，第一控制電路和耦合電路的原邊線圈設置在控制板上。進一步地，耦合電路的副邊線圈、耦合電路的磁芯以及第二控制電路設置在高壓板上。進一步地，控制板與高壓板通過原邊線圈連接。通過本發(fā)明，采用本發(fā)明的驅動電路，通過第一控制電路將初始控制信號進行信號調制生成第一控制信號，其中，第一控制信號為導通寬度可調的信號，然后耦合電路將第一控制信號進行耦合生成耦合控制信號，并通過第二控制電路對耦合控制信號進行信號調整生成驅動高壓固體開關的觸發(fā)信號，使用該觸發(fā)信號控制多級串聯IGBT的導通和關斷。上述驅動電路第一控制電路將產生的可控的控制信號，通過耦合電路的脈沖變壓器耦合到第二控制電路，然后第二控制電路將耦合的耦合控制信號經信號調整（其中可包括整流、濾波、穩(wěn)壓等處理）后，形成驅動高壓固體開關的觸發(fā)信號。該驅動電路（即電磁驅動裝置），通過光電隔離和電磁隔離，實現了各級驅動電路間的相互絕緣和對控制端的保護，克服了高壓固體開關驅動電路的絕緣問題，解決了現有技術中電磁觸發(fā)使用光纖線體積大成本高的問題。并且，采用本發(fā)明的驅動電路簡化了驅動結構，為高壓固體開關的安全運行提供保障。附圖說明此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：圖1是根據本發(fā)明實施例的用于高壓固體開關的驅動電路的示意圖；圖2是根據圖1所示實施例的用于高壓固體開關的驅動電路的結構圖；以及圖3是根據本發(fā)明實施例的用于高壓固體開關的驅動電路接線圖。具體實施方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。圖1是根據本發(fā)明實施例的用于高壓固體開關的驅動電路的示意圖。圖2是根據圖1所示實施例的用于高壓固體開關的驅動電路的結構圖。如圖1和圖2所示，該驅動電路包括：第一控制電路10，用于將初始控制信號進行信號調制生成第一控制信號，其中，第一控制信號為導通寬度可調的信號；耦合電路30，與第一控制電路10連接，用于將第一控制信號進行耦合生成耦合控制信號；第二控制電路50，與耦合電路30連接，用于對耦合控制信號進行信號調整生成驅動高壓固體開關的觸發(fā)信號。采用本發(fā)明的驅動電路，通過第一控制電路將初始控制信號進行信號調制生成第一控制信號，其中，第一控制信號為導通寬度可調的信號，然后耦合電路將第一控制信號進行耦合生成耦合控制信號，并通過第二控制電路對耦合控制信號進行信號調整生成驅動高壓固體開關的觸發(fā)信號，使用該觸發(fā)信號控制多級串聯IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）的導通和關斷。上述驅動電路第一控制電路將產生的可控的控制信號，通過耦合電路的脈沖變壓器耦合到第二控制電路，然后第二控制電路將耦合的耦合控制信號經信號調整（其中可包括整流、濾波、穩(wěn)壓等處理）后，形成驅動高壓固體開關的觸發(fā)信號。該驅動電路（即電磁驅動裝置），通過光電隔離和電磁隔離，實現了各級驅動電路間的相互絕緣和對控制端的保護，克服了高壓固體開關驅動電路的絕緣問題，解決了現有技術中電磁觸發(fā)使用光纖線體積大成本高的問題。并且，采用本發(fā)明的驅動電路簡化了驅動結構，為高壓固體開關的安全運行提供保障。其中，導通寬度可調的信號即為上述實施例中的可控的控制信號。本發(fā)明中的第一控制信號是初始控制信號通過邏輯與門芯片和PWM信號調制產生導通寬度隨意可調的控制信號，耦合電路將調制后的第一控制信號通過高導磁率的磁芯耦合到第二控制電路，第二控制電路可以根據需要配置多個控制子電路，將耦合控制信號經整流、濾波、穩(wěn)壓處理后，形成驅動各級電力電子器件的觸發(fā)信號。根據本發(fā)明的上述實施例，第一控制電路可以包括：PWM控制單元11，用于生成PWM信號；第一控制單元13，與PWM控制單元連接，用于使用PWM信號對初始控制信號進行信號調制生成調制控制信號；開關電路，與第一控制單元連接，用于通過使用調制控制信號 控制開關電路的通斷以輸出第一控制信號。根據本發(fā)明的上述實施例，第一控制電路還可以包括：光電單元15，初始控制信號通過光電單元輸入運放單元；運放單元17，與光電單元連接，用于對初始控制信號進行放大得到第二控制信號；第一控制單元還用于使用PWM信號對第二控制信號進行信號調制生成調制控制信號。其中，優(yōu)選地，開關電路可以包括功率管。具體地，如圖2所示，直流電源產生的初始控制信號通過光電單元和運放單元輸出至第一控制單元，PWM控制單元輸出的PWM信號與初始控制信號共同經過第一控制單元（即與門控制單元）調制，輸出調制后的調制控制信號（該信號為PWM波），該調制控制信號控制開關電路中的功率管（即MOSFET管）的門極，具體地，控制功率管的漏源極的通斷，以驅動耦合電路。其中，第一控制電路中的光電單元由光耦芯片和濾波電路構成，實現信號隔單元，保護信號控制源（在本實施例中可以是直流電源）的效果。PWM控制單元優(yōu)選可產生20kHz～220kHz頻率可調的PWM波，開關電路中的功率管MOSFET的門極驅動通過第一控制單元（在本申請中可以是與門控制單元中的芯片）進行PWM調制，產生的調制控制信號的頻率可控可調的。根據本發(fā)明的上述實施例，耦合電路30可以包括：磁芯31；原邊線圈33，與第一控制電路連接；副邊線圈35，與第二控制電路連接，其中，原邊線圈和副邊線圈纏繞在磁芯上，通過原邊線圈輸入第一控制信號，以驅動磁芯感應產生主磁通形成原邊主磁通回路，磁芯將原邊主磁通回路37上的電流耦合至副邊線圈生成耦合控制信號，副邊線圈輸出耦合控制信號。其中，副邊線圈可以有多個。具體地，調制控制信號輸入耦合電路的原邊線圈，使得磁芯感應產生原邊主磁通，形成圖2所示的原邊主磁通回路，使得在原邊主磁通回路上產生高頻的電流，然后經高磁導率的磁芯耦合到各個副邊線圈（即各個次級），并通過副邊線圈輸出耦合控制信號。通過耦合電路的磁芯及原邊、副邊的線圈，可以起到電壓隔離和阻抗匹配的作用，并且利用電磁耦合原理，解決了多級串聯間的絕緣問題。上述實施例中的耦合電路可以采用脈沖變壓器實現，其中的磁芯具有漏感小、磁耦合性能好和繞制方便的優(yōu)點。優(yōu)選地，原邊線圈和副邊線圈均能承受絕緣的要求，并且原邊線圈的絕緣設計指標可以高于各個副邊線圈的絕緣設計指標。根據本發(fā)明的上述實施例，第二控制電路50可以包括一個或多個控制子電路，其中，每個控制子電路可以包括：整流單元51，與耦合電路連接，用于對耦合控制信號進行整流得到初始直流信號；濾波單元53，與整流單元連接，用于對初始直流信號進行濾波處理得到觸發(fā)信號。優(yōu)選地，每個控制子電路還可以包括：穩(wěn)壓單元55，與濾波單元連接，用于將觸發(fā)信號穩(wěn)壓輸出。穩(wěn)壓單元為該驅動電路的驅動保護電路。上述實施例中的第二控制電路可以包括多個控制子電路，以可以實現多路輸出，并且可以實現同步電磁觸發(fā)和給固體開關供能以維持持續(xù)導通，其觸發(fā)時間在微秒級，且導通時間可以任意控制。具體地，耦合控制信號通過副邊線圈輸出至整流單元和濾波單元輸出觸發(fā)信號（即脈寬一定的直流電壓），從而可以使用該觸發(fā)信號為IGBT門極供能并觸發(fā)各級IGBT管70的同步通斷。其中，整流單元可以通過整流橋實現，整流橋可以由超快恢復二極管UF4007組成。根據本發(fā)明的上述實施例，第一控制電路和耦合電路的原邊線圈設置在控制板上。并且，耦合電路的副邊線圈、耦合電路的磁芯以及第二控制電路設置在高壓板上。具體地，控制板與高壓板通過原邊線圈連接。具體地，光電單元、PWM控制單元、第一控制單元（即與門控制單元）、開關電路、原邊線圈形成單元共同構成一個整體，焊接在控制板（即矩形電路板）上。脈沖變壓器、整流單元（該整流單元可以為全橋整流單元）、門級驅動供能、第二控制電路以及IGBT串聯單元共同構成一個整體，焊接在高壓板上，其中，優(yōu)選地，高壓板可以是兩塊圓形高壓板，兩塊高壓板串聯連接，其中，每塊高壓電路板可以包括一個磁芯、6路電磁觸發(fā)電路、6級IGBT串聯構成，即在該實施例中，耦合電路的副邊線圈可以為六個，也即六個次級，每個次級分別通過一個控制子電路與IGBT串聯連接。上述的控制板和高壓板通過脈沖變壓器的原邊線圈接線相連，原邊線圈為高壓絕緣線，如100kV高壓絕緣線，同時該高壓絕緣線纏繞在磁芯的原邊，脈沖變壓器的副邊線圈的接線纏繞在磁芯上，兩端直接焊接的高壓板上，上述的纏繞線均可以為漆包線。優(yōu)選地，磁芯為猛芯鐵氧體磁芯相對磁導率為12000，工作頻率在百kHz級別，具有漏感小，磁耦合性能好，繞制方便的優(yōu)點。其中，優(yōu)先選用的原副邊線圈的匝數比為4:4，原邊線圈匝數為單匝。采用本發(fā)明的上述實施例價格相對低廉、具有多路同步輸出、高壓隔離性能良好和驅動脈寬可調的優(yōu)點。通過多個控制子電路可以克服現有電磁觸發(fā)方式輸出路數少的缺點，可實現多路輸出，并且增減輸出路數簡單、方便，通過多個控制子電路輸出多個觸發(fā)信號，從而可以實現多級串聯晶閘管的同步觸發(fā)；通過控制板和高壓板的連接，可以使得驅動電路的體積小、穩(wěn)定性能好；另外，通過上述實施例可以有效避免使用高壓懸浮電源，實現多級串聯IGBT的電能供給；采用光電單元和脈沖變壓器，實現電-光-電，電-磁-電的轉換，有效地保護器件，提高了整體的可靠性和安全性；通過與門控制單元輸出的調制控制信號可以在較寬的范圍內，開通的脈寬可根據需要進行自由控制輸出。采用本發(fā)明的上述實施例，初始控制信號首先經過光電單元15和運放單元17進行輸出，與PWM控制單元11輸出的PWM信號，共同經過第一控制單元（即與門控制單元）13 調制，輸出調制后的調制控制信號（即PWM波），然后使用調制控制信號控制功率管的門極，以控制功率管漏源極的通斷，從而驅動原邊主磁通形成原邊主磁通回路37，使得在磁芯的原邊線圈形成的回路上產生高頻的電流，經高磁導率的磁芯31耦合到各個副邊線圈（即各個次級），再經過整流單元51、濾波單元53以及穩(wěn)壓電路55輸出脈寬一定的觸發(fā)信號（在該實施例中觸發(fā)信號可以為直流電壓），從而為IGBT門極供能并觸發(fā)各級IGBT管子的同步通斷。圖3是根據本發(fā)明實施例的用于高壓固體開關的驅動電路接線圖。如圖3所示，矩形控制板有4個外部接線端口。編號1為+15V電源端口；編號2為初始控制信號的輸入端口；編號3為+30V電源端口；編號4為第一控制信號輸出端口。圓形高壓板有5個外部接線端口，6個每部接線端口，編號5為高壓電源輸入端口；編號6和編號7均為級聯端口，連接編號7端口；編號8為接地端口；編號9為第一控制信號輸入的接線端，與矩形控制板編號4號端口相連，所用的連接線為高壓絕緣線，如100kV高壓絕緣線；編號10為6個內部控制信號耦合輸出接線端，接線端是可以直接焊接在電路板上的。從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明實現了如下技術效果：采用本發(fā)明的驅動電路，通過第一控制電路將初始控制信號進行信號調制生成第一控制信號，其中，第一控制信號為導通寬度可調的信號，然后耦合電路將第一控制信號進行耦合生成耦合控制信號，并通過第二控制電路對耦合控制信號進行信號調整生成驅動高壓固體開關的觸發(fā)信號，使用該觸發(fā)信號控制多級串聯IGBT的導通和關斷。上述驅動電路第一控制電路將產生的可控的控制信號，通過耦合電路的脈沖變壓器耦合到第二控制電路，然后第二控制電路將耦合的耦合控制信號經信號調整（其中可包括整流、濾波、穩(wěn)壓等處理）后，形成驅動高壓固體開關的觸發(fā)信號。該驅動電路（即電磁驅動裝置），通過光電隔離和電磁隔離，實現了各級驅動電路間的相互絕緣和對控制端的保護，克服了高壓固體開關驅動電路的絕緣問題，解決了現有技術中電磁觸發(fā)使用光纖線體積大成本高的問題，并且，采用本發(fā)明簡化了驅動結構，為高壓固體開關的安全運行提供保障。顯然，本領域的技術人員應該明白，上述的本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用通用的計算裝置來實現，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成的網絡上，可選地，它們可以用計算裝置可執(zhí)行的程序代碼來實現，從而，可以將它們存儲在存儲裝置中由計算裝置來執(zhí)行，或者將它們分別制作成各個集成電路模塊，或者將它們中的多個模塊或步驟制作成單個集成電路模塊來實現。這樣，本發(fā)明不限制于任何特定的硬件和軟件結合。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。