一种2.5MW机组变流器机侧功率模块驱动结构制造技术

本实用新型专利技术公开了风电机组技术领域的一种2.5MW机组变流器机侧功率模块驱动结构，包括三极管Q2以及与三极管Q2集电极连接的电源正极，电源正极的下游连接有电容C

【技术实现步骤摘要】
一种2.5MW机组变流器机侧功率模块驱动结构


[0001]本技术涉及风电机组
，具体是一种2.5MW机组变流器机侧功率模块驱动结构。

技术介绍

[0002]风力发电电源由风力发电机组、支撑发电机组的塔架、蓄电池充电控制器、逆变器、卸荷器、并网控制器、蓄电池组等组成；其中，风力发电机组是将风的动能转换为电能的系统，主要包括风轮、变流器和发电机。直驱式风力发电机是一种由风力直接驱动发电机，这种发电机采用多极电机与叶轮直接连接进行驱动的方式，免去齿轮箱这一传统部件。直驱式风力发动机因具备低风速时高效率、低噪音、高寿命、减小机组体积、降低运行维护成本等诸多优点而被广泛应用于工业生产、国防建设等领域。
[0003]变流器作为风电机组中必不可少的重要组成部分，其主要作用为在叶轮转速变化的情况下，控制风电机组输出电压与电网电压保持幅值及频率一致，达到变速恒频的目的，并且配合主控完成对风电机组功率的控制，且保证并网电能满足电能质量的要求。
[0004]虽然直驱型风力发电机组减少了齿轮箱所需要的复杂维护和较长的停机维修时间，但现有直驱型机组功率变流器系统在实际使用过程中存在保护电路配置不当，导致IGBT被过电压脉冲击穿，烧毁变流器内部器件，造成变流器功率模块失效，进一步导致风机故障报错率升高；另一方面，每当有4台风机因机侧变流器故障造成停机，电量损失将高达约10万千瓦时，而更换1台风机机侧变流器约需13万元，成本高昂，基于此，本技术设计了一种2.5MW机组变流器机侧功率模块驱动结构，以解决上述问题。
技术内容
[0005]本技术的目的在于提供一种2.5MW机组变流器机侧功率模块驱动结构，以解决上述提出的直驱型风力发电机组的可靠性低的问题。
[0006]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
[0007]一种2.5MW机组变流器机侧功率模块驱动结构，包括三极管Q2以及与三极管Q2集电极连接的电源正极，电源正极的下游连接有电容C
CE
与密勒电容C
GC
,米勒电容C
GC
是N漂移区和门极之间耗尽层的电容，且与氧化物电容C
GE
串联，密勒电容C
GC
的下游连接有电容C
GE
，电容C
CE
的下游连接有门射极短路电阻R
g
，门射极短路电阻R
g
的一端连接有三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极与三极管Q2的基极间连接有漂移电阻R
h
，三极管Q1的发射极与场效应管P的源极连接，场效应管P的栅极连接有MOS沟道电阻R
m
，场效应管P的栅极连接二极管D的负极，MOS沟道电阻R
m
的下游连接有门极开启电阻R
on
与门极关闭电阻R
off
，门极开启电阻R
on
与门极关闭电阻R
off
作为门极电阻，用于抵消门极引线电感，通过增加门极电阻，使二极管的反向恢复电压能有效的控制在IGBT模块的阻断电压以内，并留有足够的余量，避免IGBT两端产生过电压脉冲，降低IGBT击穿损坏的风险，从而提高模块耐受应力，有效降低模块失效风险。
[0008]作为本技术的进一步方案：门射极短路电阻R
g
的上游与所述三极管Q2的发射极连接，三极管Q2为PNP晶体管。
[0009]作为本技术的进一步方案：三极管Q1的集电极与场效应管P的漏极连接。
[0010]作为本技术的进一步方案：电容C
GE
为N漂移区与门极之间氧化物的门射电容。
[0011]作为本技术的进一步方案：二极管D的阳极与电源负极连接，电容C
GE
的上下游两端分别与二极管D的正负极连接。
[0012]作为本技术的进一步方案：门极开启电阻R
on
的一端连接有三极管Q3的发射极，三极管Q3的集电极与电源正极连接。
[0013]作为本技术的进一步方案：门极关闭电阻R
off
的一端连接三极管Q4的集电极，三极管Q4的发射极连接电源负极，通过安装门极电阻，可加快门极电压的衰减，避免产生过大的震荡。
[0014]作为本技术的进一步方案：三极管Q3与三极管Q4的基极连接有输入电平。
[0015]与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0016]1、本技术中，通过对变流器驱动板卡增加门极电阻，使二极管的反向恢复电压能有效的控制在I GBT模块的阻断电压以内，并留有足够的余量，对可能出现的过压问题具有明显抑制作用，从而提高模块耐受应力，有效降低模块失效风险。
[0017]2、本技术中，通过增加门极电阻，在原有驱动板的基础上进行电路改进，通过降低变流器故障率，减少变流器的技术改造成本，以提高风力发电机的使用可靠性及使用寿命，同时有利于提高机组运行的安全稳定性、延长维护周期，减少风力发电机的维修费用，实现风力发电机使用周期内的零泄露，降低运行维护成本。
附图说明
[0018]图1为本技术I GBT的内部结构示意图；
[0019]图2为本技术的电路图；
[0020]图3为本技术的开关次数、关断时长与门极电阻阻值关系图；
[0021]图4为本技术的开关能量损耗与门极电阻阻值关系图。
具体实施方式
[0022]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0023]包括三极管Q2以及与三极管Q2集电极连接的电源正极，电源正极的下游连接有电容C
CE
与密勒电容C
GC
,米勒电容C
GC
是N漂移区和门极之间耗尽层的电容，且与氧化物电容C
GE
串联，密勒电容C
GC
的下游连接有电容C
GE
，电容C
CE
的下游连接有门射极短路电阻R
g
，门射极短路电阻R
g
的一端连接有三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极与三极管Q2的基极间连接有漂移电阻R
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，三极管Q1的发射极与场效应管P的源极连接，场效应管P的栅极连接有MOS沟道电阻R
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，场效应管P的栅极连接二极管D的负极，MOS沟道电阻R
m
的下游连接有门极开启电阻R
on
与门极关闭电阻R
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，门极开启电阻R
on
与门极关闭电阻R
off
作为门极电阻，用于抵消门极
引线电感，通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种2.5MW机组变流器机侧功率模块驱动结构，其特征在于：包括三极管Q2以及与三极管Q2集电极连接的电源正极，电源正极的下游连接有电容C
CE
与密勒电容C
GC
,密勒电容C
GC
的下游连接有电容C
GE
，电容C
CE
的下游连接有门射极短路电阻R
g
，门射极短路电阻R
g
的一端连接有三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极与三极管Q2的基极间连接有漂移电阻R
h
，三极管Q1的发射极与场效应管P的源极连接，场效应管P的栅极连接有MOS沟道电阻R
m
，场效应管P的栅极连接二极管D的负极，MOS沟道电阻R
m
的下游连接有门极开启电阻R
on
与门极关闭电阻R
off
，用于抵消门极引线电感。2.根据权利要求1所述的一种2.5MW机组变流器机侧功率模块驱动结构，其特征在于：门射极短路电阻R
g
的上游与所述三极...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘效飞，周仪，张连帅，李超，王兆博，赵元奔，郑海彪，王国栋，苏立志，
申请(专利权)人：河北丰宁广恒新能源有限公司，
类型：新型
国别省市：