一种IGBT并联静态均流电路制造技术

本发明专利技术提供一种IGBT并联静态均流电路，能够实现静态均流，准确可靠进行均流调节，开关频率稳定，使用寿命长尤其适用于需要IGBT并联使用且长期导通的电力电子设备。其包括全局控制电路，至少并联两个的IGBT，以及分别与IGBT一一对应设置的本地反馈控制电路；IGBT的发射极连接对应本地反馈控制电路的输入端，栅极连接对应本地反馈控制电路的输出端；本地反馈控制电路分别与全局控制电路连接；所述的本地反馈控制电路用于根据采集到的反馈信号以及全局驱动延时控制模块发出的参考信号调节向对应的IGBT发送的驱动信号的幅值大小；所述的全局控制电路用于根据各IGBT电流计算本地反馈控制电路参考信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力电子
，具体为一种IGBT并联静态均流电路。
技术介绍
绝缘栅双极性晶体管(IGBT)由于结合了电力场效应管(MOSFET)和电力晶体管的优势，具有输入阻抗高，驱动功率小，开关特性好等优点，是一种理想的全控型器件，在电力电子设备中得到了广泛的应用。但是，对于高压大功率的电力电子设备，单只IGBT的电流等级无法满足设备的要求，这使得将多只IGBT并联起来作为一个基本单元成为一个有效的选择。IGBT并联应用中，各IGBT自身参数的不一致，可能造成各并联IGBT分支的等效电阻的不一致，从而将导致各并联开关管的静态电流不均衡。部分IGBT长期工作在较高电流下，会产生过度积热，最终导致器件损坏，而部分开关管的损坏将进一步导致其余开关管的整体损坏。因此，IGBT的并联应用亟需解决静态不均流问题。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种IGBT并联静态均流电路，能够实现静态均流，准确可靠进行均流调节，开关频率稳定，使用寿命长尤其适用于需要IGBT并联使用且长期导通的电力电子设备。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种IGBT并联静态均流电路，包括全局控制电路，至少并联两个的IGBT，以及分别与IGBT一一对应设置的本地反馈控制电路；IGBT的发射极连接对应本地反馈控制电路的输入端，栅极连接对应本地反馈控制电路的输出端；本地反馈控制电路分别与全局控制电路连接；所述的本地反馈控制电路用于根据采集到的反馈信号以及全局驱动延时控制模块发出的参考信号调节向对应的IGBT发送的驱动信号的幅值大小；所述的全局控制电路用于
根据各IGBT电流计算本地反馈控制电路参考信号。优选的，所述本地反馈控制电路包括依次连接在对应IGBT射极电感后的积分电路、放大电路、反馈与参考信号比较电路、调节器以及主驱动电路；主驱动电路的输出端连接对应IGBT的栅极。进一步，所述积分电路包括第一运算放大器、连接到第一运算放大器负输入端的入端电阻R、跨接在第一运算放大器负输入端与输出端的电容器C以及连接第一运算放大器正输入端与参考电位的电阻R0。进一步，所述放大电路包括第二运算放大器、连接到第二运算放大器负输入端的入端电阻R1、跨接在第二运算放大器负输入端与输出端的电阻R2以及连接第二运算放大器正输入端与参考电位的电阻R10。进一步，所述反馈与参考信号比较电路包括第三运算放大器，与采集到的反馈信号相连的电阻RI及与参考信号相连的电阻RR，两个电阻的另一端均与第三运算放大器正输入端相连；所述调节器包括第三运算放大器，与第三运算放大器负输入端相连、另一端连参考电位的电阻Rc1，以及一端连第三运算放大器负输入端，另一端连第三运算放大器输出端的串联RC支路。进一步，所述主驱动电路包括若干组由三极管或MOS功率半导体器件组成的推挽放大电路及栅极电阻，若干组推挽放大电路并联后连接栅极电阻。优选的，全局控制电路包括参考信号放大电路以及参考信号计算电路。进一步，参考信号放大电路包括第四运算放大器、连接到第四运算放大器负输入端的入端电阻Rref2以及跨接在第四运算放大器负输入端与输出端的电阻Rref1。再进一步，所述参考信号计算电路包括第四运算放大器及分别与IGBT一一对应的入端电阻Ri，入端电阻Ri一端与对应IGBT本地反馈控制电路中积分电路输入端相接，另一端与第四运算放大器正输入端相接。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：1、本专利技术提供的一种IGBT并联静态均流电路，以全局控制和本地反馈控制的两级控制为核心，可以通过参考信号计算电路得到各IGBT分支的电流平均值，作为参考值输入本地反馈控制电路，达到调整并联IGBT的静态不均流的目的。本电路搭建完成后全自动运行，无需人工操作，省去了人力成本。本地反馈控制电路采用闭环反馈控制，提高了均流调节的准确性与可靠性。2、本专利技术提供的IGBT并联均流电路无需缓冲电路的加入，因而不会降低IGBT的开关频率。3、本专利技术提供的IGBT并联均流电路可以减少IGBT因长期工作在较大电流下引起的积热，延长开关管的寿命，减少损坏，经济性好。4、本专利技术提供的IGBT并联均流电路均由印刷PCB板实现，有利于实现批量化生产。附图说明图1为本专利技术实例中所述的IGBT并联静态均流电路的结构示意图。图2为本专利技术实例中所述的本地反馈控制电路的示意图。图3为本专利技术实例中所述的全局控制电路的示意图。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。IGBT集电极电流大小由集射极饱和压降与栅极电压决定，因此可通过控制栅极电压大小来调控IGBT集电极电流。本专利技术采用集电极电流闭环反馈控制的方法，采集各支路电流计算平均值作为参考信号，通过调整栅极电压值达到调控集电极电流，从而实现IGBT并联静态均流的目的。本专利技术结构及使用器件简单，易于实现，省去人工操作，可以批量生产，具有良好经
济性。另外，本专利技术所采用的均流电路无需缓冲电路的加入，因而不会降低IGBT的开关频率。具体的，本专利技术提供一种IGBT并联静态均流电路，如图1所示，其包括N个并联的IGBT、与IGBT个数相同且一一对应的N套本地反馈控制电路以及一套全局控制电路；N为大于等于2的自然数。其中，如图2所示，本地反馈控制电路包括依次连接在对应IGBT射极电感后的积分电路、放大电路、反馈与参考信号比较电路、调节器以及主驱动电路；主驱动电路的输出端连接对应IGBT的栅极。其中，积分电路第一运算放大器、连接到第一运算放大器负输入端的入端电阻R、跨接在第一运算放大器负输入端与输出端的电容器C以及连接第一运算放大器正输入端与参考电位的电阻R0；其输出端电压与对应IGBT集电极电流成比例。放大电路包括第二运算放大器、连接到第二运算放大器负输入端的入端电阻R1、跨接在第二运算放大器负输入端与输出端的电阻R2以及连接第二运算放大器正输入端与参考电位的电阻R10。反馈与参考信号比较电路包括第三运算放大器，与采集到的反馈信号相连的电阻RI及与参考信号相连的电阻RR，两个电阻的另一端均与第三运算放大器正输入端相连；在第三运算放大器的正输入端得到反馈信号与参考信号之差。参考信号为与全局控制电路计算出的各并联支路平均电流值，当反馈值达到参考值时运算放大器的正输入端电压为零。调节器包括第三运算放大器，与第三运算放大器负输入端相连、另一端连参考电位的电阻Rc1，以及一端连第三运算放大器负输入端，另一端连第三运算放大器输出端的串联RC支路。主驱动电路包括若干组由三极管或MOS功率半导体器件组成的推挽放大电路及栅极电阻，若干组推挽放大电路并联后连接栅极电阻。如图3所示，全局控制电路包括参考信号放大电路以及参考信号计算电路。其中，所述参考信号放大电路包括第四运算放大器、连接到第四运算放
大器负输入端的入端电阻Rref2以及跨接在第四运算放大器负输入端与输出端的电阻Rref1。参考信号计算电路第四运算放大器及分别与IGBT一一对应的入端电阻Ri，入端电阻Ri一端与对应IGBT本地反馈控制电路中积分电路输入端相接，另一端与第四运算放大器正输入端相接。各支路与电流成比例的电压信号vix经过入端电阻连接到运算放大器正输入端，当各入端电阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种IGBT并联静态均流电路，其特征在于，包括全局控制电路，至少并联两个的IGBT，以及分别与IGBT一一对应设置的本地反馈控制电路；IGBT的发射极连接对应本地反馈控制电路的输入端，栅极连接对应本地反馈控制电路的输出端；本地反馈控制电路分别与全局控制电路连接；所述的本地反馈控制电路根据参考信号以及采集到的反馈信号调节向对应的IGBT发送的驱动信号的幅值大小；参考信号由全局驱动延时控制模块发出；所述的全局控制电路根据各IGBT电流计算本地反馈控制电路参考信号。

【技术特征摘要】
1.一种IGBT并联静态均流电路，其特征在于，包括全局控制电路，至少并联两个的IGBT，以及分别与IGBT一一对应设置的本地反馈控制电路；IGBT的发射极连接对应本地反馈控制电路的输入端，栅极连接对应本地反馈控制电路的输出端；本地反馈控制电路分别与全局控制电路连接；所述的本地反馈控制电路根据参考信号以及采集到的反馈信号调节向对应的IGBT发送的驱动信号的幅值大小；参考信号由全局驱动延时控制模块发出；所述的全局控制电路根据各IGBT电流计算本地反馈控制电路参考信号。2.根据权利要求1所述的一种IGBT并联静态均流电路，其特征在于，所述本地反馈控制电路包括依次连接在对应IGBT射极电感后的积分电路、放大电路、反馈与参考信号比较电路、调节器以及主驱动电路；主驱动电路的输出端连接对应IGBT的栅极。3.根据权利要求2所述的一种IGBT并联静态均流电路，其特征在于，所述积分电路包括第一运算放大器、连接到第一运算放大器负输入端的入端电阻R、跨接在第一运算放大器负输入端与输出端的电容器C以及连接第一运算放大器正输入端与参考电位的电阻R0。4.根据权利要求2所述的一种IGBT并联静态均流电路，其特征在于，所述放大电路包括第二运算放大器、连接到第二运算放大器负输入端的入端电阻R1、跨接在第二运算放大器负输入端与输出端的电阻R2以及连接第二运算放大器正输入端与参考电位的电阻R1...

【专利技术属性】
技术研发人员：卓放，陈颖，张帆，潘文婕，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61