本发明专利技术涉及电力电子技术领域，公开了一种驱动电路及其控制方法，包括：电压电路依次通过开关电路、电阻电路与功率器件的控制端连接；电压电路用于输出多组电压等级不同的正向电压、多组电压等级不同的负向电压及零电压；在功率器件的开通过程及关断过程的各个阶段，控制电路通过选通开关电路内部通路，以将相应等级的正向电压、或相应等级的负向电压或零电压输送至功率器件的控制端；控制电路通过控制开关电路内部通路的时间，以控制各等级电压施加至功率器件的控制端的时间。本发明专利技术在器件开通关断过程能够输出多个电压阶梯，实现器件的分级开通和关断，电平的选取方法遵循开通和关断过程延时低，米勒平台时间短，电压电流尖峰小和损耗少的原则。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力电子，具体涉及一种驱动电路及其控制方法。
技术介绍
1、高压可关断器件是一种重要的电力控制元件，其主要作用是在高电压或大电流下控制电流的开关状态，高效地实现能量转换。成熟的高压可关断器件有绝缘栅双极型晶体管(igbt)和金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)，以及sic功率器件(sic mosfet，sicigbt)。它们既输入阻抗高、工作速度快、易驱动的优点，又具有饱和电压低、电流容量大、耐压高等优点，能正常工作于数khz范围，广泛应用于大、中功率设备，如工业变频器、轨道牵引、新能源发电和智能电网等。硅基与碳化硅器件两者电气特性差异明显，主要体现在阈值电压、开通关断电压、短路耐受能力、器件开关频率等。高压可关断器件的开通关断控制和保护需要驱动单元实现，驱动器需要提供合适的栅极电阻、栅极电压、驱动功率和充放电电流，能够使器件迅速地建立栅极电压而开通关断。驱动电路决定着可关断器件性能的发挥程度，优秀的驱动电路可实现器件在额定工况下持续稳定运行，而性能差的会导致器件电气应力过大而被迫降额运行，甚至可能导致器件爆炸损坏。
2、现阶段高压可关断器件的驱动电路为电阻型，既通过调节栅极电阻大小调整器件的开关特性，根据控制的复杂程度分为一段式、两段式、多段式等。一段式最为简单开通和关断分别只有一个电阻，无法对开通关断过程进行精确调控。多段式控制策略上复杂，开通关断有多个电阻，可以动态调节igbt的开关轨迹。驱动电路仅通过调节栅极电阻，可优化开关时，但是会导致器件米勒平台时间长，导致开关损耗增大。
r/>技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种驱动电路及其控制方法，以解决现阶段电阻型驱动电路，仅通过调节栅极电阻，可优化开关延时，但是会导致器件米勒平台时间长，导致开关损耗增大的问题。
2、第一方面，本专利技术提供了一种驱动电路，包括：电压电路、开关电路、电阻电路及控制电路，其中，电压电路依次通过开关电路、电阻电路与功率器件的控制端连接；电压电路用于输出多组电压等级不同的正向电压、多组电压等级不同的负向电压及零电压；在功率器件的开通过程及关断过程的各个阶段，控制电路通过选通开关电路内部通路，以将相应等级的正向电压、或相应等级的负向电压或零电压输送至功率器件的控制端；控制电路通过控制开关电路内部通路的时间，以控制各等级电压施加至功率器件的控制端的时间。
3、本专利技术所提供的驱动电路在器件开通关断过程能够输出多个电压阶梯，实现器件的分级开通和关断，电平的选取方法遵循开通和关断过程延时低，米勒平台时间短，电压电流尖峰小和损耗少的原则。
4、在一种具体实施方式中，电压电路包括：多个电压变换单元，其中，每个电压变换单元均依次通过开关电路、电阻电路与功率器件的控制端连接；每个电压变换单元用于将输入电压转换为不同电压等级的正向电压、或相应等级的负向电压或零电压。
5、在一种具体实施方式中，电压电路包括：数模转换电路、电压调理电路，其中，控制电路依次通过数模转换电路、电压调理电路与开关电路连接；控制电路控制数模转换电路输出多路不同电压等级电压之后，该电压经过电压调理电路调理之后转变为满足控制需求的受控电压源。
6、在一种具体实施方式中，开关电路包括：选通开关，其中，每个选通开关均连接于所述电压电路及电阻电路之间；电压电路输出的一个电压等级的电压依次通过一个选通开关、电阻电路输送至所述功率器件的控制端。
7、在一种具体实施方式中，所述开关电路包括：多个模拟开关，其中，每个模拟开关均连接于所述电压电路及电阻电路之间；所述电压电路输出的一个电压等级的电压依次通过一个模拟开关、电阻电路输送至所述功率器件的控制端。
8、在一种具体实施方式中，电阻电路包括：第一电阻或多个第二电阻，其中，第一电阻连接于开关电路及功率器件的控制端之间；全部的第二电阻并联连接后连接于开关电路及功率器件的控制端之间。
9、在一种具体实施方式中，驱动电路还包括：放大电路，其中，放大电路连接于开关电路与电阻电路之间，放大电路用于将电平信号放大为功率信号。
10、在一种具体实施方式中，放大电路包括：第一开关及第二开关，其中，第一开关的第一端输入第一供电电压，第一开关的第二端与第二开关的第一端、电阻电路连接，第一开关的控制端与第二开关的控制端、开关电路连接。
11、第二方面，本专利技术提供一种驱动电路的控制方法，基于第一方面及其任一实施方式的驱动电路，方法包括：在功率器件的开通过程及关断过程的各个阶段，控制电路通过选通开关电路内部通路，以将相应等级的正向电压、或相应等级的负向电压或零电压输送至功率器件的控制端；控制电路通过控制开关电路内部通路的时间，以控制各等级电压施加至功率器件的控制端的时间。
12、在一种具体实施方式中，在功率器件开通过程中，在开通延时阶段，控制电路通过选通开关电路内部通路，将第一电压等级的正向电压输送至功率器件的控制端；在上升阶段及反向恢复阶段，控制电路通过选通开关电路内部通路，将第二电压等级的正向电压输送至功率器件的控制端；在其它阶段，控制电路通过选通开关电路内部通路，将第三电压等级的正向电压输送至功率器件的控制端。
13、在一种具体实施方式中，在功率器件关断过程中，在关断延时阶段，控制电路通过选通开关电路内部通路，将第四电压等级的负向电压输送至功率器件的控制端；在反向阻断恢复阶段及正向阻断恢复阶段，控制电路通过选通开关电路内部通路，将第五电压等级的负向电压输送至功率器件的控制端；在其它阶段，控制电路通过选通开关电路内部通路，将第六电压等级的负向电压输送至功率器件的控制端。
14、在一种具体实施方式中，当功率器件过流故障时，控制电路通过选通开关电路内部通路，逐级降低功率器件的控制端电压；当功率器件的故障电流降低到预设阈值后，控制电路通过选通开关电路内部通路，以将最小等级的负向电压输送至功率器件的控制端，实现功率器件的可靠安全关断。
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【技术保护点】
1.一种驱动电路，其特征在于，包括：电压电路、开关电路、电阻电路及控制电路，其中，
2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述电压电路包括：多个电压变换单元，其中，
3.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述电压电路包括：数模转换电路、电压调理电路，其中，
4.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述开关电路包括：选通开关，其中，
5.根据权利要求3所述的驱动电路，其特征在于，所述开关电路包括：多个模拟开关，其中，
6.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述电阻电路包括：第一电阻或多个第二电阻，其中，
7.根据权利要求3所述的驱动电路，其特征在于，还包括：放大电路，其中，
8.根据权利要求7所述的驱动电路，其特征在于，所述放大电路包括：第一开关及第二开关，其中，
9.一种驱动电路的控制方法，其特征在于，基于权利要求1-8任一项所述的驱动电路，所述方法包括：
10.根据权利要求9所述的驱动电路的控制方法，其特征在于，在功率器件开通过程中，
11.根据权利要求9所述的驱动电路的控制方法，其特征在于，在功率器件关断过程中，
12.根据权利要求9所述的驱动电路的控制方法，其特征在于，当功率器件过流故障时，
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【技术特征摘要】
1.一种驱动电路，其特征在于，包括：电压电路、开关电路、电阻电路及控制电路，其中，
2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述电压电路包括：多个电压变换单元，其中，
3.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述电压电路包括：数模转换电路、电压调理电路，其中，
4.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述开关电路包括：选通开关，其中，
5.根据权利要求3所述的驱动电路，其特征在于，所述开关电路包括：多个模拟开关，其中，
6.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述电阻电路包括：第一电阻或多个第二电阻...
【专利技术属性】
技术研发人员：白建成，客金坤，高冲，许京涛，冯静波，关兆亮，许航宇，薛泓林，
申请(专利权)人：国网智能电网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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