一种带负压自举的三电平变流器驱动电路制造技术

本发明专利技术属于电力电子变流技术领域，提出了一种带负压自举的三电平变流器驱动电路。所述的驱动电路,包括绝缘栅双极型晶体管S1和S3的负压自举驱动电路和绝缘栅双极型晶体管S2和S4的负压自举驱动电路。由于三电平拓扑的三相完全一致，每一相上有四个绝缘栅双极型晶体管，分别为S1、S2、S3、S4，所对应S1和S3的负压自举驱动电路共用一路独立直流电源，S2和S4的负压自举驱动电路共用一路独立直流电源。本发明专利技术减少了独立直流电源的使用数量，减小了设备体积，采用较少的元器件实现了IGBT的负压关断，大大减少了传统三电平驱动电路因无法实现负压关断而造成的器件损坏，提高了设备的抗干扰能力。

【技术实现步骤摘要】
一种带负压自举的三电平变流器驱动电路
本专利技术属于电力电子变流
，涉及一种用于三电平拓扑的电力电子变流设备的带负压自举驱动电路。
技术介绍
近年来，大功率电力变换器被广泛应用于高压大容量交流电机的变频调速、大型风力发电机的运行控制、光伏逆变器等电力电子设备。三电平技术的应用可有效提高大功率电力变换系统的性能指标，但同时也对系统的稳定、安全运行提出了更高的要求，设计出稳定、可靠的IGBT驱动电路就尤为重要了。另外，传统的三电平变流器的驱动电路需要十路独立的直流电源，而通过本专利技术的负压自举电路仅需要四路独立直流电源，在一定程度上简化了直流供电系统的设计，为控制器设备的小型化提供了可能。传统的三电平变流器驱动电路拓扑，每相桥臂有四个IGBT，三相的最下端与母线负相连的IGBT驱动电路共用一路独立直流电源，其他的九个IGBT使用互为独立的直流电源。除了使用较多的独立电源外，该驱动电路不能实现负压关断，电路的抗干扰能力差，遇到干扰容易造成设备的损坏。
技术实现思路
本专利技术提供了一种带负压自举的三电平变流器驱动电路，用来解决传统三电平的驱动电路使用过多的独立直流电源和无法实现负压关断的缺陷。本专利技术的技术方案如下：一种基于负压自举的三电平变流器驱动电路,包括A相驱动电路、B相驱动电路和C相驱动电路，A相驱动电路、B相驱动电路和C相驱动电路完全相同。A相驱动电路包括绝缘栅双极型晶体管S1和S3的负压自举驱动电路和绝缘栅双极型晶体管S2和S4的负压自举驱动电路。S2和S4的负压自举驱动电路共用一路独立直流电源。S1和S3的负压自举驱动电路共用一路独立直流电源。绝缘栅双极型晶体管S1的负压自举驱动电路为上桥驱动电路，包括独立直流电源DC1、绝缘栅双极型晶体管S1和驱动光耦O1；独立直流电源DC1正极通过自举二极管D1和预充电电阻R3串联后与驱动光耦O1的副边VCC引脚连接；驱动光耦O1的副边VCC引脚与自举电容C1的正极和推挽三极管Q1的集电极连接。驱动光耦O1的VOUT引脚通过推挽三极管的基极电阻R1与推挽三极管Q1和Q2的基极连接。推挽三极管Q2的集电极、驱动光耦O1的VEE引脚、自举电容C1的负极、旁路电容C2的负极和绝缘栅双极型晶体管S1的源极连接。推挽三极管Q1和Q2的射极与旁路电容C2的正极和负压产生回路连接；IGBT关断泄放电阻R4连接在绝缘栅双极型晶体管S1的门极和源极之间。绝缘栅双极型晶体管S3的负压自举驱动电路为下桥驱动电路，包括绝缘栅双极型晶体管S3和驱动光耦O3；独立直流电源DC1正极、驱动光耦O3的VCC引脚和推挽三极管Q5的集电极连接，驱动光耦O3的VOUT引脚通过推挽三极管的基极电阻R9与推挽三极管Q5和Q6的基极连接，推挽三极管Q6的集电极与驱动光耦O3的VEE引脚、旁路电容C7的负极、绝缘栅双极型晶体管S3的源极连接，推挽三极管Q5和Q6的射极与旁路电容C7的正极和负压产生回路连接；IGBT关断泄放电阻R12连接在绝缘栅双极型晶体管S3的门极和源极之间。绝缘栅双极型晶体管S2的负压自举驱动电路为上桥驱动电路，包括独立直流电源DC2、绝缘栅双极型晶体管S2和驱动光耦O2；独立直流电源DC2正极通过自举二极管D2和预充电电阻R7串联后与驱动光耦O2的副边VCC引脚连接。驱动光耦O2的副边VCC引脚与自举电容C4的正极和推挽三极管Q3的集电极连接。驱动光耦O2的VOUT引脚通过推挽三极管的基极电阻R5与推挽三极管Q3和Q4的基极连接。推挽三极管Q4的集电极、驱动光耦O2的VEE引脚、自举电容C4的负极、旁路电容C5的负极和绝缘栅双极型晶体管S2的源极连接。推挽三极管Q3和Q4的射极与旁路电容C5的正极和负压产生回路连接；IGBT关断泄放电阻R8连接在绝缘栅双极型晶体管S2的门极和源极之间。绝缘栅双极型晶体管S4的负压自举驱动电路为下桥驱动电路，包括独立直流电源DC2和驱动光耦O4。独立直流电源DC2正极、驱动光耦O4的VCC引脚和推挽三极管Q7的集电极连接，驱动光耦O4的VOUT引脚通过推挽三极管的基极电阻R13与推挽三极管Q5和Q6的基极连接，推挽三极管Q8的集电极与驱动光耦O4的VEE引脚、旁路电容C9的负极、绝缘栅双极型晶体管S4的源极连接，推挽三极管Q7和Q8的射极与旁路电容C7的正极和负压产生回路连接；IGBT关断泄放电阻R16连接在绝缘栅双极型晶体管S4的门极和源极之间。所述的绝缘栅双极型晶体管S1的源极和绝缘栅双极型晶体管S2的漏极连接；绝缘栅双极型晶体管S2的源极和绝缘栅双极型晶体管S3的漏极连接；绝缘栅双极型晶体管S3的源极、绝缘栅双极型晶体管S4的漏极和独立直流电源DC1负极连接；绝缘栅双极型晶体管S1的漏极和独立直流电源DC1正极连接；绝缘栅双极型晶体管S4的源极和独立直流电源DC2负极连接。所述的负压产生回路由IGBT门极开通电阻、二极管和稳压管串联后与负压电容并联组成。所述的负压电容C3和C6中的电来源于被充上电的自举电容C1和C4，自举电容大小是负压电容的5-10倍。对于处于下桥的绝缘栅双极型晶体管S3和S4的负压驱动电路来说，负压电容C3和C6中的电来源于独立直流电源DC1和DC2。进一步的，在A相中，绝缘栅双极型晶体管S2和S4的驱动电路采用带负压的自举驱动电路并共用一路独立直流电源，S1和S3的驱动电路各使用一路独立电源；在B相中，绝缘栅双极型晶体管S6和S8的驱动电路采用带负压的自举驱动电路并共用一路独立直流电源，S5和S7的驱动电路各使用一路独立电源；在C相中，绝缘栅双极型晶体管S10和S12的驱动电路采用带负压的自举驱动电路并共用一路独立直流电源，S9和S11的驱动电路各使用一路独立电源。进一步的，在A相中，绝缘栅双极型晶体管S1和S3的驱动电路采用带负压的自举驱动电路并共用一路独立直流电源，S2的驱动电路使用一路独立电源；在B相中，绝缘栅双极型晶体管S5和S7的驱动电路采用带负压的自举驱动电路并共用一路独立直流电源，S6的驱动电路使用一路独立电源；在C相中，绝缘栅双极型晶体管S9和S11的驱动电路采用带负压的自举驱动电路并共用一路独立直流电源，S10使用一路独立电源；S4的驱动电路和S8的驱动电路和S12的驱动电路共用一路独立直流电源。本专利技术的带负压自举的三电平变流器驱动电路仅需要四路独立直流电源。专利技术的有益效果：本专利技术减少了独立直流电源的使用数量，减小了设备体积，采用较少的元器件实现了IGBT的负压关断，大大减少了传统三电平驱动电路因无法实现负压关断而造成的器件损坏，提高了设备的抗干扰能力。附图说明图1为传统的三电平变流器驱动电路。图2为带负压自举的三电平变流器驱动电路。图3为三相绝缘栅双极型晶体管的驱动信号时序图。图4为带负压自举的三电平变流器驱动电路第一种改进图。图5为带负压自举的三电平变流器驱动电路第二种改进图。具体实施方式下面将结合附图和具体实施例对本专利技术进行具体说明。传统的三电平变流器驱动电路，如图1所示。由于三电平拓扑的三相完全一致，故以第一相(A相)为例，A相上有四个绝缘栅双极型晶体管，分别为S1、S2、S3、S4，所对应的四路驱动电路需要四路独立直流电源供电，此外，这种驱动电路不能实现负压关断，在实际应用中容易造成开关管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于负压自举的三电平变流器驱动电路,其特征在于，包括A相驱动电路、B相驱动电路和C相驱动电路，A相驱动电路、B相驱动电路和C相驱动电路完全相同；A相驱动电路包括绝缘栅双极型晶体管S1和S3的负压自举驱动电路和绝缘栅双极型晶体管S2和S4的负压自举驱动电路；绝缘栅双极型晶体管S1的负压自举驱动电路为上桥驱动电路，包括独立直流电源DC1、自举二极管D1、预充电电阻R3、自举电容C1、驱动光耦O1、负压生成回路、绝缘栅双极型晶体管S1；独立直流电源DC1正极通过自举二极管D1和预充电电阻R3串联后与驱动光耦O1的副边VCC引脚连接；驱动光耦O1的副边VCC引脚与自举电容C1的正极和推挽三极管Q1的集电极连接；驱动光耦O1的VOUT引脚通过推挽三极管的基极电阻R1与推挽三极管Q1和Q2的基极连接；推挽三极管Q2的集电极、驱动光耦O1的VEE引脚、自举电容C1的负极、旁路电容C2的负极和绝缘栅双极型晶体管S1的源极连接；推挽三极管Q1和推挽三极管Q2的射极与旁路电容C2的正极和负压产生回路连接；IGBT关断泄放电阻R4连接在绝缘栅双极型晶体管S1的门极和源极之间；绝缘栅双极型晶体管S3的负压自举驱动电路为上桥驱动电路，包括独立直流电源DC1、驱动光耦O3、负压生成回路、绝缘栅双极型晶体管S3；独立直流电源DC1正极、驱动光耦O3的VCC引脚和推挽三极管Q5的集电极连接，驱动光耦O3的VOUT引脚通过推挽三极管的基极电阻R9与推挽三极管Q5和Q6的基极连接，推挽三极管Q6的集电极与驱动光耦O3的VEE引脚、旁路电容C7的负极、绝缘栅双极型晶体管S3的源极连接，推挽三极管Q5和Q6的射极与旁路电容C7的正极和负压产生回路连接；IGBT关断泄放电阻R12连接在绝缘栅双极型晶体管S3的门极和源极之间；绝缘栅双极型晶体管S2的负压自举驱动电路为上桥驱动电路，包括独立直流电源DC2、自举二极管D2、预充电电阻R7、自举电容C4、驱动光耦O2、负压生成回路、绝缘栅双极型晶体管S2；独立直流电源DC2正极通过自举二极管D2和预充电电阻R7串联后与驱动光耦O2的副边VCC引脚连接；驱动光耦O2的副边VCC引脚与自举电容C4的正极和推挽三极管Q3的集电极连接；驱动光耦O2的VOUT引脚通过推挽三极管的基极电阻R5与推挽三极管Q3和Q4的基极连接；推挽三极管Q4的集电极、驱动光耦O2的VEE引脚、自举电容C4的负极、旁路电容C5的负极和绝缘栅双极型晶体管S2的源极连接；推挽三极管Q3和Q4的射极与旁路电容C5的正极和负压产生回路连接；IGBT关断泄放电阻R8连接在绝缘栅双极型晶体管S2的门极和源极之间；绝缘栅双极型晶体管S4的负压自举驱动电路为上桥驱动电路，包括独立直流电源DC2、驱动光耦O4、负压生成回路、绝缘栅双极型晶体管S4；独立直流电源DC2正极、驱动光耦O4的VCC引脚和推挽三极管Q7的集电极连接，驱动光耦O4的VOUT引脚通过推挽三极管的基极电阻R13与推挽三极管Q5和Q6的基极连接，推挽三极管Q8的集电极与驱动光耦O4的VEE引脚、旁路电容C9的负极、绝缘栅双极型晶体管S4的源极连接，推挽三极管Q7和Q8的射极与旁路电容C7的正极和负压产生回路连接；IGBT关断泄放电阻R8连接在绝缘栅双极型晶体管S2的门极和源极之间；所述的绝缘栅双极型晶体管S1的源极和绝缘栅双极型晶体管S2的漏极连接；绝缘栅双极型晶体管S2的源极和绝缘栅双极型晶体管S3的漏极连接；绝缘栅双极型晶体管S3的源极、绝缘栅双极型晶体管S4的漏极和独立直流电源DC1负极连接；绝缘栅双极型晶体管S1的漏极和独立直流电源DC1正极连接；绝缘栅双极型晶体管S4的源极和独立直流电源DC2负极连接。...

【技术特征摘要】
1.一种基于负压自举的三电平变流器驱动电路,其特征在于，包括A相驱动电路、B相驱动电路和C相驱动电路，A相驱动电路、B相驱动电路和C相驱动电路完全相同；A相驱动电路包括绝缘栅双极型晶体管S1和S3的负压自举驱动电路和绝缘栅双极型晶体管S2和S4的负压自举驱动电路；绝缘栅双极型晶体管S1的负压自举驱动电路为上桥驱动电路，包括独立直流电源DC1、自举二极管D1、预充电电阻R3、自举电容C1、驱动光耦O1、负压生成回路、绝缘栅双极型晶体管S1；独立直流电源DC1正极通过自举二极管D1和预充电电阻R3串联后与驱动光耦O1的副边VCC引脚连接；驱动光耦O1的副边VCC引脚与自举电容C1的正极和推挽三极管Q1的集电极连接；驱动光耦O1的VOUT引脚通过推挽三极管的基极电阻R1与推挽三极管Q1和Q2的基极连接；推挽三极管Q2的集电极、驱动光耦O1的VEE引脚、自举电容C1的负极、旁路电容C2的负极和绝缘栅双极型晶体管S1的源极连接；推挽三极管Q1和推挽三极管Q2的射极与旁路电容C2的正极和负压产生回路连接；IGBT关断泄放电阻R4连接在绝缘栅双极型晶体管S1的门极和源极之间；绝缘栅双极型晶体管S3的负压自举驱动电路为上桥驱动电路，包括独立直流电源DC1、驱动光耦O3、负压生成回路、绝缘栅双极型晶体管S3；独立直流电源DC1正极、驱动光耦O3的VCC引脚和推挽三极管Q5的集电极连接，驱动光耦O3的VOUT引脚通过推挽三极管的基极电阻R9与推挽三极管Q5和Q6的基极连接，推挽三极管Q6的集电极与驱动光耦O3的VEE引脚、旁路电容C7的负极、绝缘栅双极型晶体管S3的源极连接，推挽三极管Q5和Q6的射极与旁路电容C7的正极和负压产生回路连接；IGBT关断泄放电阻R12连接在绝缘栅双极型晶体管S3的门极和源极之间；绝缘栅双极型晶体管S2的负压自举驱动电路为上桥驱动电路，包括独立直流电源DC2、自举二极管D2、预充电电阻R7、自举电容C4、驱动光耦O2、负压生成回路、绝缘栅双极型晶体管S2；独立直流电源DC2正极通过自举二极管D2和预充电电阻R7串联后与驱动光耦O2的副边VCC引脚连接；驱动光耦O2的副边VCC引脚与自举电容C4的正极和推挽三极管Q3的集电极连接；驱动光耦O2的VOUT引脚通过推挽三极管的基极电阻R5与推挽三极管Q3和Q4的基极连接；推挽三极管Q4的集电极、驱动光耦O2的VEE引脚、自举电容C4的负极、旁路电容C5的负极和绝缘栅双极型晶体管S2的源极连接；推挽三极管Q3和Q4的射极与旁路电容C5的正极和负压产生回路连接；IGBT关断泄放电阻R8连接在绝缘栅双极型晶体管S2的门极和源极之间；绝缘栅双极型晶体管S4的负压自举驱动电路为上桥驱动电路，包括独立直流电源DC2、驱动光耦O4、负压生成回路、绝缘栅双极型晶体管S4；独立直流电源DC2正极、驱动光耦O4的VCC引脚和推挽三极管Q7的集电极连接，驱动光耦O4的VOUT引脚通过推挽三极管的基极电阻R13与推挽三极管Q5和Q6的基极连接，推挽三极管Q8的集电极与驱动光耦O4的VEE引...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋崇辉，王堃，刁乃哲，孙先瑞，徐涛，杨明，韩涛，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21