一种基于串联压接型IGBT的主动均压控制方法技术

本发明专利技术提供一种基于串联压接型IGBT的主动均压控制方法，所述方法包括：压接型IGBT源漏电压反馈控制；压接型IGBT门极电压反馈控制；压接型IGBT源漏电压变化率反馈控制。本发明专利技术提供的基于串联压接型IGBT的主动均压控制方法，通过引入多重闭环反馈，使压接型IGBT开关过程中集射极电压跟随集射极参考电压变化而变化，从而实现压接型IGBT直接串联中开通与关断暂态过程中各串联IGBT阀端电压均衡。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种控制方法，具体涉及一种基于串联压接型IGBT的主动均压控制方法。
技术介绍
《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》明确提出，“提高能源区域优化配置的技术能力，重点开发安全可靠的先进电力输配技术，实现大容量、远距离、高效率的电力输配”，并将“超大规模输配电和电网安全保障”列为能源领域的优先主题之一。另一方面，国家“十二五”规划明确指出，“推进智能电网建设，切实加强城乡电网建设与改造，增强电网优化配置电力能力和供电可靠性”。高压大功率电力电子技术的发展为电力系统先进电力输配电技术和大容量远距离高效率输配电技术提供了重要的支撑。高压大功率电力电子技术是可关断器件及其应用技术的基础。随着社会和能源可持续发展越来越得到重视，可再生能源利用、节能减排、环境保护等问题正得到越来广泛的关注。使用基于IGBT的电压源换流器来进行直流功率传输，可以减少可再生能源并网存在的问题、优化系统潮流、降低电磁环境污染等。电压源换相直流输电技术是未来电力系统电力电子领域的一个重要的发展方向。然而当前IGBT的最高电压等级为6.5kV，限制了IGBT在高压大功率的场合应用。现代电力电子技术在向高频化发展，功率器件的开关损耗严重影响器件和装置性能，而电力电子高频技术应用于高电压领域，一个重要的挑战是如何解决高频电力电子器件串联问题，传统的无源缓冲电路技术由于将导致很高的损耗，已不适用。目前，最主流的可关断器件IGBT分为模块型IGBT和压接型IGBT。与之对应的电力系统电力电子装置分为基于模块型IGBT的多电平主电路拓扑和基于压接型IGBT的串联型两电平拓扑。国际上还提出了压接型IGBT串联阀和模块化多电平拓扑相结合的第三代换流器拓扑。由于基于压接型IGBT的串联型电压源换流器具有很多优点，因此，压接型IGBT将成为未来电网柔性直流输电、灵活交流输电、定制电力和新能源并网等领域的核心器件。压接型IGBT应用的最核心的技术是驱动保护技术。IGBT驱动保护技术作为上层控制保护系统和主电路的接口技术，发挥着重要的纽带作用。驱动单元是联系强电与弱电的中间环节，要求既具有高速信息处理能力又具有功率驱动能力和高压大电流检测保护能力。所以，压接型IGBT驱动技术是压接型IGBT应用的最核心技术，也是电力系统用电力电子装置最核心的技术之一。解决IGBT耐压不足主要有两种方式：一是器件的直接串联，ABB公司投运的轻型直流输电工程都采用这种方式；二是模块的串联，Siemens公司在2010年投运的柔性直流输电工程采用的是MMC(模块化多电平)技术。相比于模块的串联，器件直接串联拓扑结构简单，控制相对容易，但对器件及驱动信号的一致性要求较高，IGBT电压平衡控制则显得十分重要。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种基于串联压接型IGBT的主动均压控制方法，通过引入多重闭环反馈，使压接型IGBT开关过程中集射极电压跟随集射极参考电压变化而变化，从而实现压接型IGBT直接串联中开通与关断暂态过程中各串联IGBT阀端电压均衡。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取如下技术方案：本专利技术提供一种基于串联压接型IGBT的主动均压控制方法，所述方法包括：压接型IGBT源漏电压反馈控制；压接型IGBT门极电压反馈控制；压接型IGBT源漏电压变化率反馈控制。设压接型IGBT的源漏电压和源漏参考电压分别用Vce和Vce_ref表示，通过源漏电压反馈控制使得Vce能够跟随Vce_ref；具体分为以下情况：当Vce高于Vce_ref时，产生正门极电压信号使得压接型IGBT开通；当Vce低于Vce_ref时，产生负门极电压信号使得压接型IGBT关断。所述压接型IGBT在开通和关断的暂态过程由式(1)和式(2)决定，有： dI c dt ≈ g m C π I g ≈ V dr - V ge C π R g g m + L e 1 - - - ( 1 ) ]]>其中，Ic为压接型IGBT漏极电流，Ig为压接型IGBT栅极电流，Vge为压接型IGBT栅极电压，Vdr为压接型IGBT漏极电压，Cπ为压接型IGBT输入寄生电容，gm为压接型IGBT跨导，Le1为压接型IGBT源极漏感，Rg为压接型IGBT栅极电阻； dV ce dt ≈ 1 C μ I g ≈ 1 C μ V dr - V ge R g - - - ( 2 ) ]]>其中，Vce为压接型IGBT源漏电压，Cμ为压接型IGBT栅漏电容。所述压接型IGBT的关断时间用tdoff表示，具体有： t doff = R g × ( C ge + C gc ) × ln ( g m V 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于串联压接型IGBT的主动均压控制方法，其特征在于：所述方法包括：压接型IGBT源漏电压反馈控制；压接型IGBT门极电压反馈控制；压接型IGBT源漏电压变化率反馈控制。

【技术特征摘要】
1.一种基于串联压接型IGBT的主动均压控制方法，其特征在于：所述方法包括：压接型IGBT源漏电压反馈控制；压接型IGBT门极电压反馈控制；压接型IGBT源漏电压变化率反馈控制。2.根据权利要求1所述的基于串联压接型IGBT的主动均压控制方法，其特征在于：设压接型IGBT的源漏电压和源漏参考电压分别用Vce和Vce_ref表示，通过源漏电压反馈控制使得Vce能够跟随Vce_ref；具体分为以下情况：当Vce高于Vce_ref时，产生正门极电压信号使得压接型IGBT开通；当Vce低于Vce_ref时，产生负门极电压信号使得压接型IGBT关断。3.根据权利要求2所述的基于串联压接型IGBT的主动均压控制方法，其特征在于：所述压接型IGBT在开通和关断的暂态过程由式(1)和式(2)决定，有： d I c dt ≈ g m C π I g ≈ V dr - V ge C π R g g m + L e 1 - - - ( 1 ) ]]>其中，Ic为压接型IGBT漏极电流，Ig为压接型IGBT栅极电流，Vge为压接型IGBT栅极电压，Vdr为压接型IGBT漏极电压，Cπ为压接型IGBT输入寄生电容，gm为压接型IGBT跨导，Le1为压接型IGBT源极漏感，Rg为压接型IGBT栅极电阻； d V ce dt ≈ 1 C μ I g ≈ 1 C μ V dr - V ge...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵东元，李卫国，张雷，蔚泉清，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网智能电网研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11