一种基于并联电容器的高速管压降检测电路制造技术

本实用新型专利技术提供一种基于并联电容器的高速管压降检测电路，包括采样电路、高速采样比较电路、采样保持电路、电容编程电路和阻容并联采样电路和钳位电路。首先在传统的示波器阻容并联采集电路的基础上增加钳位电路对采集的信号幅值进行钳位，去掉过高的电压采样信号，减小测量范围，保证检测的准确性；然后通过采样保持电路和电容编程电路根据被测IGBT的导通/关断的不同状态对增加钳位电路后的阻容并联分压电路进行阻抗匹配，保证增加钳位电路后的输出端口波形既能快速响应，又不发生明显畸变；能够准确检测IGBT在导通状态下的集电极和发射极的电压差。

【技术实现步骤摘要】
一种基于并联电容器的高速管压降检测电路
本技术涉及电力电子
，特别涉及一种基于并联电容器的高速管压降检测电路。
技术介绍
MMC柔性直流输电换流阀的桥臂由很多个功率单元串联构成，功率单元一般为半桥结构，偶尔也会采用全桥结构，半桥结构包含两个IGBT，全桥结构则包含四个IGBT。IGBT作为功率单元的关键器件，其损耗和温升为功率单元的关键指标，而IGBT的饱和压降直接影响IGBT的损耗和温升。IGBT在导通时仅为数伏，而在关断时开关管两端的电压可达到数千伏。目前传统的示波器阻容并联分压的测试方法，由于测量范围过大，无法准确检测IGBT的饱和压降，在阻容并联分压电路增加普通的钳位电路后，会造成输出端口波形严重畸变，影响管压降检测结果。由于功率单元处于高频开关状态，检测电路应具有快速的动态响应特性，为继续发挥示波器阻容并联分压的测试方法的响应快的特点，需要研究新型的管压降检测电路。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
提出的技术问题，本技术提供一种基于并联电容器的高速管压降检测电路，首先在传统的示波器阻容并联采集电路的基础上增加钳位电路对采集的信号幅值进行钳位，去掉过高的电压采样信号，减小测量范围，保证检测的准确性；然后通过采样保持电路和电容编程电路根据被测IGBT的导通/关断的不同状态对增加钳位电路后的阻容并联分压电路进行阻抗匹配，保证增加钳位电路后的输出端口波形既能快速响应，又不发生明显畸变，能够准确检测IGBT在导通状态下的集电极和发射极的电压差。为了达到上述目的，本技术采用以下技术方案实现：r>一种基于并联电容器的高速管压降检测电路，所述检测电路包括采样电路、高速采样比较电路、采样保持电路、电容编程电路、阻容并联采样电路和钳位电路。所述采样电路的采集端连接在被测IGBT的集电极和发射极之间，输出端输出IGBT的管压降采集信号in1。所述的高速采样比较电路的采集端也连接在被测IGBT的集电极和发射极之间，采集其管压降信号，并通过与基准电压相比较，输出被测IGBT的导通/关断信号in2。所述的采样保持电路包括光电开关K1和采样保持电容C5，光电开关K1的一次侧接收被测IGBT的导通/关断信号in2，二次侧一端连接采样电路输出的IGBT的管压降采集信号in1，另一端经过采样保持电容C5后接地；采样保持电容C5上端为采样保持电路输出端，输出采样保持信号out1。所述的电容编程电路包括多个比较器、多个编程电阻和多个编程电容，多个编程电阻由上至下串联在电源VCC与地之间；每个比较器的同向输入端均连接一个编程电阻的下端；每个比较器的反向输入端均连接至采样保持电路的输出端，接收采样保持信号out1，每个比较器的输出端均连接一个编程电容的一端；多个编程电容的另一端并联，共同输出信号out2。所述的阻容并联采样电路的采集端连接在被测IGBT的集电极和发射极之间，包括第一上采样电阻R16、第一下采样电阻R17、上采样电容C12、下采样电容C13和第一运放U9，由第一上采样电阻R16和第一下采样电阻R17上下串联成分压采样电路，串联的中间点连接至第一运放U9的输入端，同时第一上采样电阻R16还并联上采样电容C12，第一下采样电阻R17还并联下采样电容C13；第一运放U9的输出端输出所述检测电路的检测信号OUT；电容编程电路的输出端out2与下采样电容C13上端相连，由二极管D4和稳压管D5串联构成的钳位电路也并联在下采样电容C13两端。进一步地，所述的采样电路包括第二上采样电阻R1、第二下采样电阻R2、第一滤波电容C1和第二运放U1，由第二上采样电阻R1和第二下采样电阻R2上下串联成分压采样电路，串联的中间点连接至第二运放U1的输入端，同时第二下采样电阻R2还并联第一滤波电容C1；第二运放U1的输出端输出IGBT的管压降采集信号in1。进一步地，所述的高速采样比较电路包括第三上采样电阻R3、第三下采样电阻R4、第二滤波电容C2、第三滤波电容C3和采样比较器U2，由第三上采样电阻R3和第三下采样电阻R4上下串联成分压采样电路，串联的中间点连接至采样比较器U2的反向输入端，同时第三上采样电阻R3还并联第二滤波电容C2，第三下采样电阻R4还并联第三滤波电容C3；采样比较器U2的同向输入端为基准电压端，所述的基准电压由串联在电源VCC与地之间的分压电阻得到；采样比较器U2的输出端输出被测IGBT的导通/关断信号in2。与现有技术相比，本技术的有益效果是：1)在传统的示波器阻容并联采集电路的基础上增加钳位电路对采集的信号幅值进行钳位，去掉过高的电压采样信号，减小测量范围，保证检测的准确性；通过采样保持电路和电容编程电路根据被测IGBT的导通/关断的不同状态对增加钳位电路后的阻容并联分压电路进行阻抗匹配，保证增加钳位电路后的输出端口波形既能快速响应，又不发生明显畸变；能够准确检测IGBT在导通状态下的集电极和发射极的电压差；2)由高速采样比较电路对被测IGBT的导通和关断的不同状态进行快速判断，当被测IGBT是关断状态时，采样保持电路的光电开关导通，后面的电容编程电路根据采样电路采集的被测IGBT的关断时的压降值选择输出的编程电容的数量，用不同数量的编程电容与下采样电容C13进行阻抗匹配；保证增加钳位电路后的输出端口波形不发生明显畸变；当被测IGBT是导通状态时，采样保持电路的光电开关不导通，采样保持电容处于采样保持状态；此时，编程电容所投入的电容所存储的能量可以抵消上采样电容C12电压快速下降时所需的抽取能量，使被检测IGBT由关断状态变为导通状态时，能够由第一运算放大器U9的输出端快速响应，及时反映被检测IGBT的管压降。附图说明图1是本技术的一种基于并联电容器的高速管压降检测电路框图；图2是本技术的一种基于并联电容器的高速管压降检测电路整体设计图；图3是本技术的采样电路图；图4是本技术的高速采样比较电路图；图5是本技术的采样保持电路图；图6是本技术的电容编程电路图；图7是本技术的阻容并联采样电路和钳位电路图。具体实施方式以下结合附图对本技术提供的具体实施方式进行详细说明。如图1-2所示，一种基于并联电容器的高速管压降检测电路，所述检测电路包括采样电路、高速采样比较电路、采样保持电路、电容编程电路、阻容并联采样电路和钳位电路。如图1、3所示，所述采样电路的采集端连接在被测IGBTT1的集电极和发射极之间，输出端输出IGBTT1的管压降采集信号in1。所述的采样电路包括第二上采样电阻R1、第二下采样电阻R2、第一滤波电容C1和第二运放U1，由第二上采样电阻R1和第二下采样电阻R2上下串联成分压采样电路，串联的中间点连接至第二运放U1的输入端，同时第二下采样电阻R2还并联第一滤波电容C1；第二运放U1的输出端输出IGBT的管压降采集信号in1。如图1、4所示，所述的高速采样比较电路的采集端也连接在被测IGB本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于并联电容器的高速管压降检测电路，其特征在于，所述检测电路包括采样电路、高速采样比较电路、采样保持电路、电容编程电路、阻容并联采样电路和钳位电路；/n所述采样电路的采集端连接在被测IGBT的集电极和发射极之间，输出端输出IGBT的管压降采集信号in1；/n所述的高速采样比较电路的采集端连接在被测IGBT的集电极和发射极之间，采集其管压降信号，并通过与基准电压相比较，输出被测IGBT的导通/关断信号in2；/n所述的采样保持电路包括光电开关K1和采样保持电容C5，光电开关K1的一次侧接收被测IGBT的导通/关断信号in2，二次侧一端连接采样电路输出的IGBT的管压降采集信号in1，另一端经过采样保持电容C5后接地；采样保持电容C5上端为采样保持电路输出端，输出采样保持信号out1；/n所述的电容编程电路包括多个比较器、多个编程电阻和多个编程电容，多个编程电阻由上至下串联在电源VCC与地之间；每个比较器的同向输入端均连接一个编程电阻的下端；每个比较器的反向输入端均连接至采样保持电路的输出端，接收采样保持信号out1，每个比较器的输出端均连接一个编程电容的一端；多个编程电容的另一端并联，共同为输出端out2；/n所述的阻容并联采样电路的采集端连接在被测IGBT的集电极和发射极之间，包括第一上采样电阻R16、第一下采样电阻R17、上采样电容C12、下采样电容C13和第一运放U9，由第一上采样电阻R16和第一下采样电阻R17上下串联成分压采样电路，串联的中间点连接至第一运放U9的输入端，同时第一上采样电阻R16还并联上采样电容C12，第一下采样电阻R17还并联下采样电容C13；第一运放U9的输出端输出所述检测电路的检测信号OUT；/n电容编程电路的输出端out2与下采样电容C13上端相连；由二极管D4和稳压管D5串联构成的钳位电路也并联在下采样电容C13两端。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于并联电容器的高速管压降检测电路，其特征在于，所述检测电路包括采样电路、高速采样比较电路、采样保持电路、电容编程电路、阻容并联采样电路和钳位电路；
所述采样电路的采集端连接在被测IGBT的集电极和发射极之间，输出端输出IGBT的管压降采集信号in1；
所述的高速采样比较电路的采集端连接在被测IGBT的集电极和发射极之间，采集其管压降信号，并通过与基准电压相比较，输出被测IGBT的导通/关断信号in2；
所述的采样保持电路包括光电开关K1和采样保持电容C5，光电开关K1的一次侧接收被测IGBT的导通/关断信号in2，二次侧一端连接采样电路输出的IGBT的管压降采集信号in1，另一端经过采样保持电容C5后接地；采样保持电容C5上端为采样保持电路输出端，输出采样保持信号out1；
所述的电容编程电路包括多个比较器、多个编程电阻和多个编程电容，多个编程电阻由上至下串联在电源VCC与地之间；每个比较器的同向输入端均连接一个编程电阻的下端；每个比较器的反向输入端均连接至采样保持电路的输出端，接收采样保持信号out1，每个比较器的输出端均连接一个编程电容的一端；多个编程电容的另一端并联，共同为输出端out2；
所述的阻容并联采样电路的采集端连接在被测IGBT的集电极和发射极之间，包括第一上采样电阻R16、第一下采样电阻R17、上采样电容C12、下采样电容C13和第一运放U9，由第一上采样电阻R16和第一下采样电阻R17上下串联成分压采样电路，串...

【专利技术属性】
技术研发人员：姬煜轲，侯婷，何智鹏，易荣，鲁挺，李凌飞，杨煜，李岩，刘春权，余琼，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，中国南方电网有限责任公司，
类型：新型
国别省市：广东;44