一种用于驱动固态开关管的多路输出高压隔离驱动电源制造技术

本实用新型专利技术提出了一种用于驱动固态开关管的多路输出高压隔离驱动电源，包括：调制电路、驱动功率放大电路、磁环变压器和多路固态开关管电路；其中，调制电路用于调制输入的驱动脉冲信号；驱动功率放大电路用于放大由所述调制电路调制后的驱动脉冲信号；磁环变压器包括一次侧绕组和多路二次侧绕组，每一路二次侧绕组与一路固态开关管电路连接，用于驱动所述固态开关管电路，固态开关管电路被驱动后输出脉冲高压信号。与现有技术相比，该电源具有隔离电压等级高、电路简单、可靠性高、扩展性好的优点，而且固态开关管串联的路数在不需要增加硬件的基础上容易增减，同时，驱动信号脉宽占空比可调。

【技术实现步骤摘要】
一种用于驱动固态开关管的多路输出高压隔离驱动电源
本技术涉及高压电源
，具体涉及一种多路输出高压隔离驱动电源。
技术介绍
近年来电力电子器件和计算机技术的快速发展，使已有的研究成果和技术不断得到改善，中高压大功率电力电子装置的应用也越来越广泛，包括高压直流输电系统、高压动态无功补偿及电力滤波装置、大功率电动机调速装置、多电平变流器等其它电力电子装置。目前受大功率电力电子器件的材料和制造工艺的限制，在许多高压控制系统场合往往需要多只大功率电力电子器件的串并联，有时为了节约成本，也采用低耐压、小电流的电力电子器件串并联替代大功率高耐压、大电流的电力电子器件。由于高压电力半导体器件的驱动系统连接了处于高电位的半导体器件和处于低电位的控制系统，因此必须实现高、低电位的隔离。随着高压大功率电力电子装置的不断发展，各路串接在一起的驱动电源之间，往往需要承受极高的工作电压。常规高压隔离技术，例如：高耐压隔离变压器、特殊结构变压器和压电变压器，能够比较好地满足高耐压的隔离要求，对于隔离路数少的场合具有优势，但受体积或驱动路数限制，很难满足像固态短路限流器或多电平变换器等需要多路输出隔离驱动电源的场合。目前大功率高压电力电子器件多路驱动方式有直接光驱动方式、间接光驱动方式、磁耦合隔离驱动方式。直接光驱动方式，即将电驱动信号转化为光信号来直接驱动高位的光控器件。此种方式的突出优点是隔离电压等级高，触发可靠性优异。但是光控闸流管价格非常昂贵，目前还难以适用于普通的电力电子装置中，限制了其大范围的使用。间接光驱动方式，将驱动信号转化为光信号送高位再转化为电信号驱动开关器件，此种驱动方式只能传输开关信号信息，传输不了开关管导通所需的电流和功率，需要额外增加隔离端的驱动电源，当串联的开关管数量增多时，电路的结构势必复杂，系统的稳定性下降。磁耦合隔离驱动方式是将低电位的驱动信号通过高频脉冲隔离变压器(高频隔离变压器初级绕组1匝，次级绕组N匝，或者是驱动信号经过N组高频隔离变压器)，然后经过整流来驱动高电位的N组开关管。磁耦合隔离驱动受限于高频脉冲隔离变压器的磁芯饱和问题，其传输的驱动信号的脉宽有限(通常要求功率开关管的驱动脉冲的占空比不能高于50％)，还存在驱动波形失真及高频脉冲隔离变压器选取困难等问题。
技术实现思路
本技术主要解决的技术问题是多路高压隔离驱动电源应用中存在的多路串联开关管隔离电压不高及隔离电源结构复杂、体积大和成本高的问题。为解决上述技术问题，本技术提出一种用于驱动固态开关管的多路输出高压隔离驱动电源，包括：调制电路、驱动功率放大电路、磁环变压器和多路固态开关管电路；其中，所述调制电路用于调制输入的驱动脉冲信号；所述驱动功率放大电路用于放大由所述调制电路调制后的驱动脉冲信号；所述磁环变压器包括一次侧绕组和多路二次侧绕组，每一路二次侧绕组与一路固态开关管电路连接，所述磁环变压器通过所述一次侧绕组接收由所述驱动功率放大电路放大后的驱动脉冲信号，以耦合到所述多路二次侧绕组中，用于驱动所述固态开关管电路，所述固态开关管电路被驱动后输出脉冲高压信号。根据本技术的一种具体实施例，所述多路固态开关管电路中，一半数量的固态开关管电路组成开关板电路，另一半数量的固态开关管电路组成截尾板电路；其中：截尾板电路中的各路固态开关管电路与磁环变压器二次侧绕组绕向与开关板电路中的各路固态开关管电路与磁环变压器二次侧绕组绕向相反，以使得截尾板电路的各路固态开关管的通断状态与开关板电路的各路固态开关管的通断状态相反。根据本技术的一种具体实施例，所述驱动功率放大电路包括：直流升压电路和单相全桥逆变电路；其中，直流升压电路用于将输入的直流电压进行升压后输出，并作为单相全桥逆变电路的驱动直流母线电压；单相全桥逆变电路用于对调制后的驱动脉冲信号进行功率放大。根据本技术的一种具体实施例，所述调制电路包括多谐振荡电路和单稳态电路；其中，多谐振荡电路用于对输入的驱动脉冲信号进行调制，使得驱动脉冲信号在一个周期内的下降沿触发条件下产生多个矩形脉冲；单稳态电路用于缩窄多谐振荡电路输出的驱动脉冲信号的脉宽。根据本技术的一种具体实施例，所述多谐振荡电路在驱动脉冲信号一个周期内的下降沿触发条件下产生的多个矩形脉冲，用于截尾板电路上的各路固态开关管电路在开关板电路上的各路固态开关管电路关断的时间内都开通。根据本技术的一种具体实施例，所述单稳态电路缩窄驱动脉冲信号脉宽，用于调制不同占空比的驱动脉冲信号。根据本技术的一种具体实施例，所述磁环变压器的一次侧绕组包括一根高压电缆，用于传输经过功率放大和调制后的驱动脉冲信号；多路二次侧绕组包括多个环形铁氧体磁芯和缠绕在磁芯上的漆包线；所述高压电缆依次穿过各环形铁氧体磁芯。根据本技术的一种具体实施例，所述二次侧绕组的匝数根据驱动直流母线电压和连接的固态开关管驱动电压确定。依据上述实施例的一种用于驱动固态开关管的多路输出高压隔离驱动电源，与现有技术相比，该电源具有隔离电压等级高、电路简单、可靠性高、扩展性好的优点，而且固态开关管串联的路数在不需要增加硬件的基础上容易增减。附图说明图1为一种用于驱动固态开关管的多路输出高压隔离驱动电源的结构示意图；图2为一种实施例的多路固态开关管串联电路图；图3为一种实施例的驱动信号功率放大电路图；图4为一种实施例的驱动信号调制电路图；图5为一种实施例的一次侧绕组两端波形信号示意图；图6为一种实施例的磁环变压器示意图。具体实施方式下面通过具体实施方式结合附图对本技术作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。下面通过具体实施方式结合附图对本技术作进一步详细说明。实施例一：在本实施例中提供一种用于驱动固态开关管的多路输出高压隔离驱动电源，如图1所示，包括：调制电路100、驱动功率放大电路200、磁环变压器300和多路固态开关管电路400。其中，调制电路100用于调制输入的驱动脉冲信号；驱动功率放大电路200用于放大由调制电路100调制后的驱动脉冲信号；磁环变压器300包括一次侧绕组301和多路二次侧绕组302，每一路二次侧绕组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于驱动固态开关管的多路输出高压隔离驱动电源，其特征在于，包括：调制电路、驱动功率放大电路、磁环变压器和多路固态开关管电路；其中，所述调制电路用于调制输入的驱动脉冲信号；所述驱动功率放大电路用于放大由所述调制电路调制后的驱动脉冲信号；所述磁环变压器包括一次侧绕组和多路二次侧绕组，每一路二次侧绕组与一路固态开关管电路连接，所述磁环变压器通过所述一次侧绕组接收由所述驱动功率放大电路放大后的驱动脉冲信号，以耦合到所述多路二次侧绕组中，用于驱动所述固态开关管电路，所述固态开关管电路被驱动后输出脉冲高压信号。

【技术特征摘要】
1.一种用于驱动固态开关管的多路输出高压隔离驱动电源，其特征在于，包括：调制电路、驱动功率放大电路、磁环变压器和多路固态开关管电路；其中，所述调制电路用于调制输入的驱动脉冲信号；所述驱动功率放大电路用于放大由所述调制电路调制后的驱动脉冲信号；所述磁环变压器包括一次侧绕组和多路二次侧绕组，每一路二次侧绕组与一路固态开关管电路连接，所述磁环变压器通过所述一次侧绕组接收由所述驱动功率放大电路放大后的驱动脉冲信号，以耦合到所述多路二次侧绕组中，用于驱动所述固态开关管电路，所述固态开关管电路被驱动后输出脉冲高压信号。2.如权利要求1所述的多路输出高压隔离驱动电源，其特征在于，所述多路固态开关管电路中，一半数量的固态开关管电路组成开关板电路，另一半数量的固态开关管电路组成截尾板电路；其中：截尾板电路中的各路固态开关管电路与磁环变压器二次侧绕组绕向与开关板电路中的各路固态开关管电路与磁环变压器二次侧绕组绕向相反，以使得截尾板电路的各路固态开关管的通断状态与开关板电路的各路固态开关管的通断状态相反。3.如权利要求1所述的多路输出高压隔离驱动电源，其特征在于所述驱动功率放大电路包括：直流升压电路和单相全桥逆变电路；其中，直流升压电路用于将输入的直流电压进行升压后输出，并作为单相全桥逆变...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海波，沈莉，欧阳华甫，翟军，周国仲，薛康佳，刘盛进，
申请(专利权)人：东莞中子科学中心，
类型：新型
国别省市：广东,44