一种基于IGBT的控制棒控制系统驱动电路技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种基于IGBT的控制棒控制系统驱动电路，包括：三相半波整流电路；第一IGBT(斩波管)，其集电极与所述三相半波整流电路的正极输出端相连；第二IGBT(逆变管)，其发射极接三相半波整流电路地；驱动机构线圈，其正极与所述第一IGBT的发射极相连，其负极与第二IGBT的集电极相连；所述第一IGBT的栅极和第二IGBT的栅极均与脉冲发生装置相连。采用本发明专利技术实施例，可简化电流调节控制线路，并提高了线路的可靠性，提高电流的上升和下降速率，并可使电流纹波更小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及核反应堆控制领域，尤其涉及一种基于绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)的控制棒控制系统驱动电路。
技术介绍
在现有的一种压水堆核电站中，反应堆的功率的快速调节主要是靠控制棒控制系统来实现的。控制棒控制系统包括了若干个电源柜和一个控制逻辑柜。每个电源柜包括了若干个可以驱动驱动机构线圈的电源机箱。一般情况下，判断电源柜性能的好坏，主要判断其输出给驱动机构线圈电流波形参数。这些参数主要包括:电流上升和下降的速率、电流的纹波和电源功率因数等。而现有的压水堆核电站控制棒的控制系统中，都是使用传统的可控硅作为可控整流元件。可控硅是半控元件，在其用作整流电路的元件时，是采用三相半波可控整流技术，需要移相电路来控制每相电的导通角以调节电流的大小，控制方式较烦琐。且这种技术存在输出电流纹波大，以及设备体积大的缺点。并且，其没办法快速释放驱动机构线圈自感应电动势，导致输出电流波形的上升和下降时间速率均较慢。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于IGBT的控制棒控制系统驱动电路，以期简化电流控制电路、减小输出电流纹波和提高输出电流的上升和下降速率。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种基于IGBT的控制棒控制系统驱动电路，包括:三相半波整流电路；第一 IGBT，其集电极与所述三相半波整流电路的正极输出端相连；第二 IGBT，其发射极接三相半波整流电路地；驱动机构线圈，其正极与所述第一 IGBT的发射极相连，其负极与第二 IGBT的集电极相连；所述第一 IGBT的栅极和第二 IGBT的栅极均与脉冲发生装置相连。优选地,进一步包括能量释放电路,所述能量释放电路包括:滤波电容C3，其正极与所述三相半波整流电路的正极输出端相连，其负极与所述第二 IGBT的发射极相连；第一二极管VD1，其正极与所述驱动机构线圈的负极相连，其负极与所述滤波电容C3的正极相连；第二二极管VD2，其负极与所述驱动机构线圈的正极相连，其正极与所述滤波电容C3的负极相连。优选地，进一步包括:第一保护电路，包括相互串联的第一电阻Rl和第一电容Cl，所述第一保护电路串接在所述第一 IGBT的集电极和发射极之间；第二保护电路，包括相互串联的第二电阻R2和第二电容C2，所述第二保护电路串接在所述第二 IGBT的集电极和发射极之间。优选地,进一步包括:串接在所述第一 IGBT的栅极与发射极之间的用于防止所述第一 IGBT栅极悬空易受干扰而产生误动作的第三电阻R3 ；串接在所述第二 IGBT的栅极与发射极之间的用于防止所述第二 IGBT栅极悬空易受干扰而产生误动作的第四电阻R4。优选地，所述第一 IGBT为斩波管；所述第二 IGBT为逆变管。优选地，与所述第一 IGBT的栅极和第二 IGBT的栅极相连的各脉冲发生装置为脉宽调制PWM电路。实施本专利技术实施例，具有如下有益效果:由于IGBT是全控元件，用其作为驱动元件可以简化电流调节控制线路，并提高了线路的可靠性，且减少了控制棒控制系统设备的整体体积。由于采用了独特的能量释放电路，可以让驱动机构线圈的自感应电动势通过该能量释放电路快速释放，提高了电流的上升和下降速率，从而使驱动机构动作更加迅速。采用脉宽调制PWM方式来调节所述驱动机构线圈上的输出电流，可使电流纹波更小。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例中一种基于IGBT的控制棒控制系统驱动电路的结构示意图；图2是本专利技术实施例中驱动机构线圈的电流波形，与IGBT的输出波形示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术是一种采用大功率绝缘栅双极型晶体管IGBT作为驱动器件的驱动电路。IGBT是一种近年来快速发展的可关断器件。比起传统的可控硅等器件，具有开关速度快，控制方式简单，结电压低等特点，因而在电力电子领域有广泛应用。采用脉宽调制技术即可实现对输出电流大小的控制。请参见图1所示，是本专利技术的实施例的一种基于IGBT的控制棒控制系统驱动电路的结构示意图；具体地，包括:一个三相半波整流电路，将三相交流电源整流成直流电源，该三相半波整流电流通过三个分别与三相交流电源各相连接的二极管来实现，在此不进行赘述；第一 IGBT，其集电极c与该三相半波整流电路的正极输出端相连，即图中示出的斩波管VTI ；第二 IGBT，其发射极e接三相半波整流电路地，即图中示出的VT2 ;驱动机构线圈1，其正极与该第一 IGBT的发射极e相连，其负极与该第二 IGBT的集电极c相连；该第一 IGBT的栅极g和该第二 IGBT的栅极g均与一脉冲发生装置(图中未示出)相连，接收来自脉冲发生装置的脉冲波，可以理解的是，该脉冲发生装置可以是各种常用的脉冲发生装置，例如脉宽调制(Pulse-width modulation,PWM)电路。通过图中的Gl和SI接口向第一 IGBT输入脉冲波，或者通过图中的G2和S2接口向第二 IGBT输入脉冲波。进一步地,该驱动电路还包括一个能量释放电路，该能量释放电路包括:滤波电容C3，其正极与三相半波整流电路的正极输出端相连，其负极与第二 IGBT的发射极相连；第一二极管VD1，其正极与驱动机构线圈的负极相连，其负极与滤波电容C3的正极相连；第二二极管VD2，其负极与驱动机构线圈的正极相连，其正极与滤波电容C3的负极相连。该第一二极管VDl和第二二极管VD2均为快恢复二极管。进一步地,该驱动电路还包括:第一保护电路，包括相互串联的第一电阻Rl和第一电容Cl，该第一保护电路串接在第一 IGBT的集电极和发射极之间，用于避免第一 IGBT的集电极和发射极之间的电压由于某种原因而快速升高；第二保护电路，包括相互串联的第二电阻R2和第二电容C2，该第二保护电路串接在第二 IGBT的集电极和发射极之间，用于避免第二 IGBT的集电极和发射极之间的电压由于某种原因而快速升高。另外，在第一 IGBT的栅极与发射极之间串接一个第三电阻R3，用于防止第一 IGBT的栅极悬空而可能产生的误动作；同理，在第二 IGBT的栅极与发射极之间串接一个第四电阻R4，用于防止第二 IGBT的栅极悬空而可能产生的误动作。由于驱动机构线圈相当于一个电感量很大的大电感。因此，可以通过脉宽调制技术来调节通过该驱动机构线圈的电流的大小。众所周知，当切断电感电流时，电感将产生一个与原电动势相反的感应电动势，从而产生一个与原电流方向相同的感应电流。即原电流被切断后，电感中的电流不会立刻下降为零，而是会沿原来的方向持续一段时间。根据这个原理，我们可以让驱动机构线圈不间断地通过一系列等宽的脉冲电流，由于上述电感的滤波作用，电感中的电流本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于ＩＧＢＴ的控制棒控制系统驱动电路，其特征在于，包括：三相半波整流电路；第一ＩＧＢＴ，其集电极与所述三相半波整流电路的正极输出端相连；第二ＩＧＢＴ，其发射极接三相半波整流电路地；驱动机构线圈，其正极与所述第一ＩＧＢＴ的发射极相连，其负极与第二ＩＧＢＴ的集电极相连；所述第一ＩＧＢＴ的栅极和第二ＩＧＢＴ的栅极均与脉冲发生装置相连。

【技术特征摘要】
所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。权利要求1.一种基于IGBT的控制棒控制系统驱动电路，其特征在于，包括: 三相半波整流电路； 第一 IGBT，其集电极与所述三相半波整流电路的正极输出端相连； 第二 IGBT，其发射极接三相半波整流电路地； 驱动机构线圈，其正极与所述第一 IGBT的发射极相连，其负极与第二 IGBT的集电极相连； 所述第一 IGBT的栅极和第二 IGBT的栅极均与脉冲发生装置相连； 进一步包括能量释放电路，所述能量释放电路包括: 滤波电容C3，其正极与所述三相半波整流电路的正极输出端相连，其负极与所述第二IGBT的发射极相连； 第一二极管VD1，其正极与所述驱动机构线圈的负极相连，其负极与所述滤波电容C3的正极相连； 第二二极管VD2，其负极与所述驱动机构线圈的正极相连，其正极与所述滤波电容C3的负极相连。2.按权利要求1所述的驱动电路，...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔凤，李腾龙，许育周，王春生，李涛，王利，周琦，
申请(专利权)人：中科华核电技术研究院有限公司，中国广东核电集团有限公司，
类型：发明
国别省市：94