IGBT导通控制方法和IGBT关断控制方法技术

本发明专利技术涉及IGBT导通控制方法和IGBT关断控制方法，在控制IGBT导通时，给IGBT的驱动信号为：首先电压为V1，经过t1时间后，改变为V2，经过t2时间后，改变为V3；其中，V1＜V2＜V3，也就是说，控制导通的控制信号为一个阶梯波；同理，控制IGBT关断的控制信号也是一个阶梯波。通过该导通和关断控制方法，可以在IGBT导通和关断过程中控制各串联IGBT门极电压信号，并且根据每个IGBT的集‑射极电压调整相应的门极驱动电压输出，最终达到各串联IGBT集‑射极电压一致的目的。该方法采用模拟电路实现门极电压的输出波形控制和集‑射极电压至基极电压的双闭环反馈，实现方法简单，控制方便，成本低廉，抗干扰性能强。

IGBT turn-on control method and IGBT turn-off control method

The present invention relates to IGBT turn-on control method and IGBT turn-off control method. When controlling IGBT turn-on, the driving signal to IGBT is: first, voltage is V1, after T1 time, it is changed to V2, after T2 time, it is changed to V3; among them, V1 < V2 < V3, that is to say, the control signal to control IGBT turn-off is a step wave; similarly, the control signal to control IGBT turn-off is also a step wave. Ladder wave. Through this on-off control method, the gate voltage signals of series IGBT can be controlled during the on-off and on-off process of IGBT, and the output of gate driving voltage can be adjusted according to the set and emitter voltage of each IGBT, so as to achieve the goal of the same set and emitter voltage of each series IGBT. This method adopts analog circuit to realize output waveform control of gate voltage and double closed-loop feedback from Collector Emitter Voltage to base voltage. The method is simple, easy to control, low cost and strong anti-interference performance.

【技术实现步骤摘要】
IGBT导通控制方法和IGBT关断控制方法本申请为下述申请的分案申请，原申请的申请日：2015年11月16日，原申请的申请号：201510784260.7，原申请的专利技术名称：IGBT导通控制方法、装置和IGBT关断控制方法、装置。
本专利技术涉及IGBT导通控制方法和IGBT关断控制方法。
技术介绍
IGBT是一种比较理想的全控型器件，在电力电子领域得到了广泛的应用。然而，在许多高压或者超高压场合中，由于单个器件的耐压等级较低，导致其使用受到限制，IGBT串联使用是一种较为有效的提高耐压的方法，因此研究IGBT串联均压技术具有十分重要的意义。IGBT串联技术需要解决的一个核心问题是IGBT门极电压信号的控制问题。现有的常规控制方法只是在IGBT的门极加载一个正向电压以使IGBT导通，在IGBT的门极加载一个负向电压以使IGBT关断，这种方式对于单个IGBT的控制没有什么大的影响，但是对于控制多个串联的IGBT就会有一定的影响，它只能控制IGBT的导通或者关断，并不能根据具体情况调节导通或者关断信号，这样会导致各串联IGBT集-射极电压不一致的情况，对于整个串联线路的正常运行造成很大的影响，也易受到其他干扰。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供IGBT导通控制方法和IGBT关断控制方法，用以解决现有的IGBT导通和关断控制方式会导致各串联IGBT集-射极电压不一致的情况的问题。为实现上述目的，本专利技术的方案包括一种IGBT导通控制方法，IGBT驱动控制信号上升沿为具有三个电压幅值、且电压幅值依次增大的阶梯波；所述三个电压幅值依次为：电压V1、电压V2和电压V3，其中，电压V1持续的时间为t1，电压V2持续的时间为t2，V1＜V2＜V3。通过采集IGBT门极电压Vge的电压，在IGBT门极电压Vge的电压上升过程中，当Vge等于设定动作电压时，使用用Vge为第一模拟电路充电，并产生第一模拟电压，当第一模拟电压小于设定的第一参考电压时，产生V2，IGBT门极电压Vge的电压上升时，IGBT集-射极电压Vce下降，在IGBT集-射极电压Vce下降过程中，当Vce等于设定动作电压时，使用Vce为第二模拟电路充电，并产生第二模拟电压，当第二模拟电压小于设定的第二参考电压时，产生V3。所述V1为5V，所述V2为10V，所述V3为15V。一种IGBT关断控制方法，IGBT关断控制信号下降沿为具有三个负向电压幅值、且负向电压幅值的绝对值依次增大的阶梯波；所述三个负向电压幅值依次为：负向电压V1、负向电压V2和负向电压V3，其中，负向电压V1持续的时间为t3，负向电压V2持续的时间为t4，|V1|＜|V2|＜|V3|。通过采集IGBT门极电压Vge的电压，在IGBT门极电压Vge的电压下降过程中，当Vge等于设定动作电压时，使用用Vge为第一模拟电路放电，并产生第一模拟电压，当第一模拟电压大于设定的第一参考电压时，产生V2，IGBT门极电压Vge的电压下降时，IGBT集-射极电压Vce上升，在IGBT集-射极电压Vce上升过程中，当Vce等于设定动作电压时，使用Vce为第二模拟电路放电，并产生第二模拟电压，当第二模拟电压大于设定的第二参考电压时，产生V3。所述负向电压V1为-5V，所述负向电压V2为-10V，所述负向电压V3为-15V。本专利技术提供一种IGBT导通和关断控制方法，在控制IGBT导通时，首先给IGBT一个电压为V1的驱动控制信号，经过t1时间后，该驱动控制信号的电压改变为V2，经过t2时间后，该驱动控制信号的电压改变为V3；其中，V1＜V2＜V3，也就是说，控制导通的控制信号为一个阶梯波；同理，控制IGBT关断的控制信号也是一个阶梯波。通过该导通和关断控制方法，可以在IGBT导通和关断过程中控制各串联IGBT门极电压信号，并且根据每个IGBT的集-射极电压调整相应的门极驱动电压输出，最终达到各串联IGBT集-射极电压一致的目的。该方法采用模拟电路实现门极电压的输出波形控制和集-射极电压至基极电压的双闭环反馈，实现方法简单，控制方便，成本低廉，抗干扰性能强。附图说明图1是IGBT门极驱动电压波形图；图2是IGBT导通控制装置中的t1阶段控制电路图；图3是与图2中的控制电路图对应的逻辑时序图；图4是IGBT导通控制装置中的t2阶段控制电路图；图5是与图4中的控制电路图对应的逻辑时序图；图6是IGBT关断控制装置中的t3阶段控制电路图；图7是与图6中的控制电路图对应的逻辑时序图；图8是IGBT关断控制装置中的t4阶段控制电路图；图9是与图8中的控制电路图对应的逻辑时序图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细的说明。IGBT的驱动电压输出波形如下图1的实线所示，其中，控制IGBT的导通的控制信号为由三段不同幅值的阶梯波构成，控制IGBT的关断的控制信号也为由三段不同幅值的阶梯波构成。不管是导通还是关断，其阶梯波的形成步骤均为：首先给IGBT一个电压为V1的驱动控制信号，经过一定时间后，该驱动控制信号的电压改变为V2，再经过一定时间后，该驱动控制信号的电压改变为V3；其中，|V1|＜|V2|＜|V3|。不同的是，控制导通的驱动信号V1、V2、V3为正向电压值，控制关断的驱动信号V1、V2、V3为负向电压值。在本实施例中，当控制导通时，V1为5V，V2为10V，V3为15V；当控制关断时，V1为-5V，V2为-10V，V3为-15V。当然，这些电压值并不局限于上述数值，也可以是其他能够实现导通和关断的数值。如图1所示，导通时门极驱动输出的电平幅值分别为+5V(持续时间为t1)、+10V(持续时间为t2)、+15V，关断时门极驱动输出的电平幅值分别为-5V(持续时间为t3)、-10V(持续时间为t4)、-15V。虚线所示的是IGBT的传统门极驱动电压波形，其不是阶梯波，而是直接由零到达幅值分别为+15V和-15V的梯形波。下面依次对导通和关断情况进行具体分析，首先对导通情况进行说明。IGBT导通控制装置包括第一阶段控制模块、第二阶段控制模块和IGBT控制信号产生模块，第一阶段控制模块包括第一比较器和第二比较器，第一比较器的两个比较输入端分别输入IGBT门极电压和动作点电压，第一比较器的输出端连接第二比较器的一个比较输入端，第二比较器的另一个比较输入端输入第一参考电压，第二比较器的输出端输出连接IGBT控制信号产生模块的对应的输入端。第二阶段控制模块包括第三比较器和第四比较器，第三比较器的两个比较输入端分别输入IGBT集-射极电压和动作点电压，第三比较器的输出端连接第四比较器的一个比较输入端，第四比较器的另一个比较输入端输入第二参考电压，第四比较器的输出端输出连接IGBT控制信号产生模块的对应的输入端。具体为：如图2所示，其为第一阶段控制模块的电路图，IGBT门极电压Vge(图2中的G端)与第一比较器U24的Vn输入端之间的输入线路上串接有二极管D25和电阻R60，第一比较器U24的Vn输入端与地之间串接有电阻R68，电阻R68与稳压管D26并联。动作点电压+5V与第一比较器U24的Vp输入端之间的输入线路上串接有电阻R85，动作点电压+5V与地之间串接有电容C65，第一比较器U24的Vp输入端与地之间串接有电阻R本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种IGBT导通控制方法，其特征在于，IGBT驱动控制信号上升沿为具有三个电压幅值、且电压幅值依次增大的阶梯波；所述三个电压幅值依次为：电压V1、电压V2和电压V3，其中，电压V1持续的时间为t1，电压V2持续的时间为t2，V1＜V2＜V3；通过采集IGBT门极电压Vge的电压，在IGBT门极电压Vge的电压上升过程中，当Vge等于设定动作电压时，使用Vge为第一模拟电路充电，并产生第一模拟电压，当第一模拟电压小于设定的第一参考电压时，产生V2，IGBT门极电压Vge的电压上升时，IGBT集‑射极电压Vce下降，在IGBT集‑射极电压Vce下降过程中，当Vce等于设定动作电压时，使用Vce为第二模拟电路充电，并产生第二模拟电压，当第二模拟电压小于设定的第二参考电压时，产生V3。

【技术特征摘要】
1.一种IGBT导通控制方法，其特征在于，IGBT驱动控制信号上升沿为具有三个电压幅值、且电压幅值依次增大的阶梯波；所述三个电压幅值依次为：电压V1、电压V2和电压V3，其中，电压V1持续的时间为t1，电压V2持续的时间为t2，V1＜V2＜V3；通过采集IGBT门极电压Vge的电压，在IGBT门极电压Vge的电压上升过程中，当Vge等于设定动作电压时，使用Vge为第一模拟电路充电，并产生第一模拟电压，当第一模拟电压小于设定的第一参考电压时，产生V2，IGBT门极电压Vge的电压上升时，IGBT集-射极电压Vce下降，在IGBT集-射极电压Vce下降过程中，当Vce等于设定动作电压时，使用Vce为第二模拟电路充电，并产生第二模拟电压，当第二模拟电压小于设定的第二参考电压时，产生V3。2.根据权利要求1所述的IGBT导通控制方法，其特征在于，所述V1为5V，所述V2为10V，所述V3为15V。3.一种IGBT关断控制方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅桂芳，安昱，牛化鹏，辛德峰，
申请(专利权)人：许继集团有限公司，国家电网有限公司，国网天津市电力公司，许继电气股份有限公司，西安许继电力电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41