高压尖峰吸收电路模块制造技术

本实用新型专利技术涉及一种电路结构，具体为高压尖峰吸收电路模块。解决目前缺乏设计良好的高压尖峰吸收电路的问题。包括电压检测支路、过电压吸收支路以及门极电阻调节支路；电压检测支路包括相互串联的六十个的电阻，六十个电阻中的每两个电阻间分别并接无感电容；过电压吸收支路包括依次反向串联的二十七个二极管、十个电阻以及三极管；门极电阻调节支路包括ＩＧＢＴ门极导通电阻调节支路和门极关断电阻调节支路。门极电阻调节支路灵活、方便，能够适用国际知名厂家Ｍｅｌｃｏ、ＡＢＢ、ＥＵＰＥＣ生产的高压大电流的ＩＧＢＴ。本实用新型专利技术用于铁路机车、动车组变流装置、电力机车变流装置等应用领域。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电路结构，具体为高压尖峰吸收电路模块。用于铁路机车、动车组变流装置、电力机车变流装置等应用领域,保护高电压大电流IGBT。
技术介绍
随着科学技术、大功率电力电子半导体器件的发展，高电压、大电流的IGBT 相继出现，并得到广泛应用；随着中国铁路的高速发展，高速大编组的动车组 CRH1、 CRH2、 CRH3、 CRH5，以及高速大功率的HXD1、 HXD2电力机车越来越多， 因此为其提供牵引动力的大功率铁路机车、动车牵引辅助变流装置迅速增加。 对牵引辅助变流装置的高电压、大电流的核心功率器件IGBT的驱动、保护和过 电压、过电流吸收的研究尤为重要。由于IGBT通常工作在高频开关状态，又是 电压驱动型器件，输入阻抗很高，因此主电路电感引起的电压尖峰会通过IGBT 的结间电容耦合到驱动控制回路，进而引起IGBT的误动作，甚至损坏IGBT模 块；另外主电路电感引起的电压尖峰，严重时会超过IGBT的电压额定值，损坏 IGBT。因此在大功率、高电压、大电流IGBT模块的主电路中通常采用迭层复合 母排来减小功率电路的电感。但通过减小功率电路的电感仍不能完全避免主电 路的电压尖峰，需要设计好尖峰吸收回路以吸收IGBT的电压尖峰，来保护IGBT， 减少损坏，降低成本。目前缺乏设计良好的高压尖峰吸收电路。
技术实现思路
本技术为了解决目前缺乏设计良好的高压尖峰吸收电路的问题，提供一种高压尖峰吸收电路模块。本技术是采用如下技术方案实现的高压尖峰吸收电路模块，包括电 压检测支路、过电压吸收支路以及门极电阻调节支路，电压检测支路和过电压 吸收支路的一端相互连接；电压检测支路包括相互串联的六十个200KQ的电阻 R12-R71,六十个电阻中的每两个电阻间分别并接2.2nF/500V的无感电容 C2-C31;过电压吸收支路包括依次反向串联的二十七个压降为200V的二极管 VD1-VD27、十个42.2KQ的电阻R2-R11以及三极管T3，三极管T3的集电极 与十个电阻中最前端的电阻R2的电流流入端相连，三极管T3的发射极与十个 电阻中最后端的电阻Rll的电流流出端相连；门极电阻调节支路包括IGBT门 极导通电阻调节支路和门极关断电阻调节支路，门极导通电阻调节支路包括两 组并联电阻，其中一组并联电阻与开关S1串联后再与另一组并联电阻相并联； 门极关断电阻调节支路包括三个相互串联的电阻R75-R77，相互串联的三个电 阻R75-R77两端并联有开关S2。通过开通和关断Sl、 S2，得到不同的门极导 通和关断电阻。使用时，IGBT门极导通电阻调节支路和门极关断电阻调节支路 分别与IGBT门极开通控制命令输入端Pl-3和IGBT门极关断控制命令输入端 Pl-6串接；电压检测支路和过电压吸收支路相互连接的一端与高压直流供电电 源的正端即IGBT的集电极C端相连，电压检测支路的另一端Pl-5与一个控制 板相连，过电压吸收支路中十个电阻中最后端的电阻Rll的电流流出端Pl-4通 过控制板串接在IGBT门极关断控制命令端Pl-6，过电压吸收支路中的三极管 T3的基极P1-1与控制板上的箝位控制命令输出端相连。不同厂家的高电压、大电流IGBT，不同的型号需要配置不同的门极导通电 阻Rgon和关断电阻Rgoff;选择适当的栅极驱动和关断电阻比较重要，门极导通电阻Rgon过大时降低了IGBT的开关速度，增加了开关损耗，门极导通电阻 Rgon过小时，使得开通di/dt变大，从而引起较高的dv/dt,增加了续流二极管恢 复时的浪涌电压；同样Rgoff过小时，关断时间短，但浪涌电压较较大，Rgoff 过大时，关断时间过长，增加了开关的损耗。由于不同厂家生产的IGBT推荐 的门极导通电阻Rgon和关断电阻Rgoff不同，为了使其具有通用性，因此通过 断开和连接开关S1、 S2得到不同门极导通电阻Rgon、关断电阻Rgoff，从而满 足Melco、 ABB、 EUPEC厂家生产的6500V/600A IGBT。具体应用时，门极 导通电阻调节支路中的两组并联电阻的阻值和门极关断电阻调节支路中的三个 串联电阻的阻值可根据不同型号的IGBT进行选择。通过串接的60个200KQ的电阻和控制板上的电阻进行分压，通过判断检 测电压， 一方面对IGBT是否饱和进行检测，确定其是否正常，另一面通过检 测IGBT的饱和压降进行短路保护检测，从而输出不同的控制命令；同时在每 两个电阻间并接2.2nF/500V的无感电容，是为了保证IGBT在检测到过流或短 路保护时响应时间要快，保证在10tis以内完成。只有在IGBT关断时，才会出现尖峰电压，在IGBT的集电极C反向串接 27个二极管，每个二极管的压降为200V，因此27个二极管的压降为 27*200=5400V，当集电极C的尖峰电压超过5400V时，电压检测支路另一端 Pl-5的电压会升高，控制板通过Pl-5端输入的电压检测，输出箝位控制命令到 三极管的基极端Pl-l，使三极管T3导通，使得尖峰电压超出部分(即十个串 联电阻上的电压)迅速吸收，从而保护了 IGBT。由于三极管T3的发射极端Pl-4 通过串接电阻接到IGBT门极关断控制命令输入端Pl-6，因此通过串接十个电 阻R2-R11，使得超出的电压在Pl-6分的电压足够小，以保护控制板中驱动电路。本技术所述的高压尖峰吸收电路模块，电路设计合理、实用、巧妙， 能充分吸收高压尖峰，门极电阻调节支路灵活、方便，能够适用国际知名厂家Melco、 ABB、 EUPEC生产的高压大电流的IGBT，适用多个厂家高压大电流 IGBT器件的标准配置设计，能够充分地保护IGBT，大大降低了成本。用于铁 路机车、动车组变流装置、电力机车变流装置等应用领域。该高压尖峰吸收电 路模块已成功应用于200公里动车组牵引变流器的功率模块中，能够满足现场 的实际需求，取得了良好的经济和社会效益。附图说明图1为本技术所述的高压尖峰吸收电路模块的电路原理图；具体实施方式高压尖峰吸收电路模块，包括电压检测支路、过电压吸收支路以及门极电 阻调节支路，电压检测支路和过电压吸收支路的一端相互连接；电压检测支路 包括相互串联的六十个200KQ的电阻R12-R71，六十个电阻中的每两个电阻间 分别并接2.2nF/500V的无感电容C2-C31;过电压吸收支路包括依次反向串联 的二十七个压降为200V的二极管VD1-VD27、十个42.2KQ的电阻R2-R11以 及三极管T3，三极管T3的集电极与十个电阻中最前端的电阻R2的电流流入端 相连，三极管T3的发射极与十个电阻中最后端的电阻Rll的电流流出端相连； 门极电阻调节支路包括IGBT门极导通电阻调节支路和门极关断电阻调节支路， 门极导通电阻调节支路包括两组并联电阻，其中一组并联电阻与开关Sl串联后 再与另一组并联电阻相并联；门极关断电阻调节支路包括三个相互串联的电阻 R75-R77，相互串联的三个电阻R75-R77两端并联有开关S2。本具体实施方式给出了一种常规的IGBT开通、关断控制电路，该IGBT开通、关断控制电路 包括三极管T1、三极管T2以及二极管VD28、电阻R78、 R79、 二极管VD30、 VD31等，IGB本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压尖峰吸收电路模块，其特征为：包括电压检测支路、过电压吸收支路以及门极电阻调节支路，电压检测支路和过电压吸收支路的一端相互连接；电压检测支路包括相互串联的六十个２００ＫΩ的电阻（Ｒ１２－Ｒ７１），六十个电阻中的每两个电阻间分别并接２．２ｎＦ／５００Ｖ的无感电容（Ｃ２－Ｃ３１）；过电压吸收支路包括依次反向串联的二十七个压降为２００Ｖ的二极管（ＶＤ１－ＶＤ２７）、十个４２．２ＫΩ的电阻（Ｒ２－Ｒ１１）以及三极管（Ｔ３），三极管（Ｔ３）的集电极与十个电阻中最前端的电阻（Ｒ２）的电流流入端相连，三极管（Ｔ３）的发射极与十个电阻中最后端的电阻（Ｒ１１）的电流流出端相连；门极电阻调节支路包括ＩＧＢＴ门极导通电阻调节支路和门极关断电阻调节支路，门极导通电阻调节支路包括两组并联电阻，其中一组并联电阻与开关（Ｓ１）串联后再与另一组并联电阻相并联；门极关断电阻调节支路包括三个相互串联的电阻（Ｒ７５－Ｒ７７），相互串联的三个电阻（Ｒ７５－Ｒ７７）两端并联有开关（Ｓ２）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宏，
申请(专利权)人：永济新时速电机电器有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：14[中国|山西]