專(zhuān)利名稱(chēng)：一種帶有均壓保護(hù)的串聯(lián)高壓橋臂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種宮辦對(duì)電力電子開(kāi)關(guān)串聯(lián)橋臂的串聯(lián)開(kāi)關(guān)器件實(shí)施動(dòng)靜態(tài)均壓、浪涌吸 收和箝位旨的TO，屬控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景領(lǐng)域
大功率電力電子開(kāi)關(guān)器件(如IGBT器件)廣^用于斬波器、變頻器、電機(jī)調(diào)速或軟啟動(dòng)、 電網(wǎng)SVC等電力電子設(shè)備中。由于單只電子開(kāi)關(guān)器件的耐壓有限，當(dāng)電壓較高時(shí)，往往須將數(shù)只 開(kāi)關(guān)器件串聯(lián)使用。多個(gè)電子開(kāi)關(guān)器件串聯(lián)使用時(shí)，由于各開(kāi)關(guān)器件開(kāi)關(guān)時(shí)間存在微小差異或主 電路雜散電感以及感性負(fù)載等弓胞的反電勢(shì)，常使個(gè)別開(kāi)關(guān)器件承劍高電壓而損壞。因此，必 多耐串聯(lián)的電子開(kāi)關(guān)器件實(shí)施動(dòng)靜態(tài)均壓微。目前，動(dòng)靜態(tài)均壓電路一般有DCR做電路、采 用穩(wěn)壓器的DCR ，電路等。普通的DCR保護(hù)電路的缺點(diǎn)是過(guò)壓時(shí)的能量泄放慢，甚至有時(shí)起不 至IJ做作用；采用斬波式穩(wěn)壓器的保護(hù)電路時(shí)，由于斬波器電源基準(zhǔn)各不相同，則存在各電源的 高位耦合取能問(wèn)題，且電路較為復(fù)雜；如果穩(wěn)壓器采用穩(wěn)壓管，由于正常靜態(tài)均壓時(shí)穩(wěn)壓管只能 工作在高阻狀態(tài)，而高阻時(shí)漏電流小的器件承受電壓就^:，逸就可能導(dǎo)致靜態(tài)分壓的不均勻。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新翻于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷、麟一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)靜態(tài)均壓效果好，可吸收浪涌電壓，i辦對(duì)電子開(kāi)關(guān)器件實(shí)施可靠旨的帶有均壓保護(hù)的串聯(lián)高壓橋臂。
本實(shí)用新型所稱(chēng)問(wèn)題是以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種帶有均壓保護(hù)的串聯(lián)高壓橋臂，它包括多個(gè)電路結(jié)構(gòu)相同的均壓，單元電路，每一個(gè)均 壓w單元電路并聯(lián)連接在串聯(lián)橋臂的一個(gè)電子開(kāi)關(guān)器件上，旨均壓保護(hù)單元電路均由小無(wú)感電P朋1、大無(wú)感電阻R2和無(wú)感電欲組成，所述小無(wú)感電阻R1、大無(wú)感電卩朋2串聯(lián)連接后并聯(lián)于電 子開(kāi)關(guān)器件上，無(wú)感電欲并聯(lián)于大無(wú)感電阻R2上。
上帶有均壓保護(hù)的串聯(lián)高壓tW，所述均壓保護(hù)單元電路增設(shè)一個(gè)瞬態(tài)^ffi抑制二極管DZ， 瞬態(tài)^ffi抑制二極管DZ并聯(lián)于大無(wú)感電阻R2上。
上述帶有均壓保護(hù)的串聯(lián)高壓橋臂，所述均壓，單元電路增設(shè)一個(gè)決速二極管D，快速二極 管D并聯(lián)于小無(wú)感電阻R1上。
本實(shí)用新iBi^無(wú)源無(wú)感元件組成，工作時(shí)，由n個(gè)單元電路中的小無(wú)感電阻Rl、大無(wú)感電 阻R2串聯(lián)構(gòu)成分壓電路(電阻R2阻值遠(yuǎn)大于電阻R1，分壓作用主要取決于電阻R2)，使加在每 只電力電子開(kāi)關(guān)兩端的靜態(tài)電壓值相等，實(shí)現(xiàn)靜態(tài)均壓。動(dòng)態(tài)均壓由n個(gè)單元電路中的快速二極 管D與小無(wú)感電阻Rl并聯(lián)后和無(wú)感電容C相串聯(lián)鄉(xiāng)I^等效的RC電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于與每只電力電 子開(kāi)關(guān)呈并聯(lián)關(guān)系的無(wú)感電容C兩端的電壓不能突變，使每只電力電子開(kāi)關(guān)兩端電壓在關(guān)斷瞬間 也不能突變，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)均壓。當(dāng)某只電力電子開(kāi)關(guān)兩端由于某種原因出現(xiàn)浪涌電壓時(shí)，首先 由無(wú)感電容C吸收浪涌電壓，當(dāng)電容C上的電壓達(dá)到瞬態(tài)二極管DZ的擊穿電壓時(shí)，瞬態(tài)二極管DZ
由高p鵬驟然變?yōu)榈妥锠顟B(tài)，將電容c上的多余能Mayi泄放掉，保證了功報(bào)件的安全。本實(shí)
用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)靜態(tài)均壓效果好，可吸收浪涌電壓，倉(cāng)娜對(duì)串聯(lián)使用的電子開(kāi)關(guān)器件實(shí)施有
效、可靠的f娥，大大提高了高壓電力電子開(kāi)關(guān)串聯(lián),工作的可靠性。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述。


圖1是本實(shí)用新型的電原理圖。
圖中各標(biāo)號(hào)為EPl EPn、均壓做單元電路，IGBTl IGBTn、帶反并聯(lián)二極管的IGBT， DZ、 瞬態(tài)^E抑制二極管，D、 '^I二極管，C、無(wú)感電容，Rl、小無(wú)感電阻，R2、大無(wú)感電阻。 具體實(shí)肺式
參看圖1，均壓 單元電路EPl EPn的個(gè)數(shù)n與高壓橋臂串聯(lián)的電力電子開(kāi)關(guān)的數(shù)量相對(duì) 應(yīng)，串聯(lián)的電力電子開(kāi)關(guān)的數(shù)量由串聯(lián)髙壓橋臂所接的額定直流電壓及每只電力電子開(kāi)關(guān)應(yīng)承受 的最大工作電壓來(lái)決定。
本實(shí)用新型的特點(diǎn)是，串聯(lián),動(dòng)靜態(tài)均壓微電路采用無(wú)源無(wú)感元件組成，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 省去了^做電路中斬波式穩(wěn)壓器的高位取能電源電路，動(dòng)態(tài)、靜態(tài)均壓性能良好，響應(yīng)速度快，瞬態(tài)浪涌電壓抑制響/3ai^小于ixi(r'2s ，可大大提高高壓電力電子開(kāi)關(guān)串聯(lián)蹄工作的可 靠性。M于各種高壓斬波器、高壓變頻器、高壓電機(jī)調(diào)速或軟啟動(dòng)、高壓電網(wǎng)svc等各種電氣 控制設(shè)備中的電力電子開(kāi)關(guān)串聯(lián)橋臂的動(dòng)靜態(tài)均壓保護(hù)。
本實(shí)用新型針均壓微單元電路結(jié)構(gòu)相同，均由一只快速二極管D、無(wú)感電容c、瞬態(tài)電壓
抑制二極管DZ和兩只無(wú)感電阻R1、 R2組成。具體連接是小無(wú)感電阻R1、大無(wú)感電阻R2串聯(lián)連 接后并聯(lián)于電力電子開(kāi)關(guān)器件上(電阻R1、電阻R2的位置可互換)，快速二極管D與小無(wú)感電阻 Rl相并聯(lián)，D的正極^5感電阻R1直流電位較高的一端；電容C、瞬態(tài)二極管DZ與大無(wú)感電阻 R2并職接，DZ的正極接無(wú)感電阻R2直流電位較低的一端。具體實(shí)施時(shí)，可先4絡(luò)個(gè)均壓微 單元電路與一只電力電子開(kāi)關(guān)進(jìn)行無(wú)感并聯(lián)形成一個(gè)個(gè)緊密組件，,各個(gè)緊密組件串聯(lián)連接， 艦一個(gè)識(shí)的串聯(lián),及其動(dòng)靜態(tài)均壓f辦電路。
工作時(shí)，由n個(gè)均壓做單元電路EPl EPn中的電阻Rl、 R2組成的串聯(lián)分壓(壓降主要由 R2承擔(dān)) 實(shí)現(xiàn)靜態(tài)均壓，使加在每只電力電子開(kāi)關(guān)(本實(shí)施例是IGBTl IGBTn中的每只IGBT) 兩端的靜態(tài)^E值相等，其值為串聯(lián)高壓蹄所接額定直流電壓的n分之一。動(dòng)態(tài)均壓由n個(gè)保 護(hù)電路EPl EPn中的WI二極管D與電阻Rl并聯(lián)再和無(wú)感電容C串聯(lián)組成等效RC串聯(lián)電路來(lái)實(shí) 現(xiàn)，這時(shí)旨等效RC電路與每只電力電子開(kāi)關(guān)(本實(shí)施例是每只IGBT)呈并聯(lián)關(guān)系，由于電容電 壓不能突變，從而實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)過(guò)程中每只電力電子開(kāi)關(guān)(本實(shí)施例是每只IGBT)兩端電壓的動(dòng)態(tài)均 壓。當(dāng)某只電力電子開(kāi)關(guān)(本實(shí)施例Ji^只IGBT)兩端由于某種原因出現(xiàn)超過(guò)靜態(tài)均壓的瞬態(tài)浪 涌高電壓時(shí)，首先由無(wú)感電容C吸收浪涌電壓，當(dāng)電容C上的電壓達(dá)到瞬態(tài)二極管DZ的擊穿電壓 時(shí)，瞬態(tài)二極管DZ由高P鵬驟然變?yōu)榈妥锠顟B(tài)，電M3iiiii，響應(yīng)時(shí)間小于1X1(T'25,從而將 電容C上的多余fMiii DZ f^泄放掉，使電力電子開(kāi)關(guān)兩端得電壓不超過(guò)DZ的擊穿電壓， 保證了功糊牛的安全。
具體實(shí)施中瞬態(tài)電壓抑制二極管DZ的選擇原則是(1) DZ的額定反向工作電壓(為DZ擊穿電 壓的85%)應(yīng)大于或等于被微電力電子開(kāi)關(guān)最大工作電壓(本實(shí)施例為串聯(lián)鵬所接最大額定 直流電壓的n分之一)；(2) DZ的最大箝位電壓應(yīng)小于被保護(hù)電力電子開(kāi)關(guān)最大允許電壓；(3) DZ 的最大峰值吸收功率須大于被保護(hù)電力電子開(kāi)關(guān)可能出現(xiàn)的最大瞬態(tài)浪涌功率，或者使DZ的平均
穩(wěn)態(tài)功率大于峰值吸收功率與被保護(hù)電力電子開(kāi)關(guān)瞬態(tài)浪涌脈沖寬度對(duì)脈沖間隔比值的乘積；(4) DZ管沒(méi)有統(tǒng)的電壓時(shí)，允許幾只瞬態(tài)電壓抑制二極管串^j頓，這時(shí)峰值吸收功率可由幾只串 聯(lián)的瞬態(tài)二極管分別承擔(dān)。
具體實(shí)施中電阻R1、 R2阻值的選擇原則，既要保證靜態(tài)均壓的穩(wěn)定性，又要保證靜態(tài)均壓的 損皿可能??；R2阻^大于R1阻值，R1的主要作用是為了泄放電容C上儲(chǔ)存的能量，以提高 電容C在電力電子開(kāi)關(guān)(本實(shí)施例是IGBT)在關(guān)斷瞬間的吸收能力，Rl阻值的選擇以不明顯增大 電力電子開(kāi)關(guān)開(kāi) 間的損耗為宜。
權(quán)利要求1、一種帶有均壓保護(hù)的串聯(lián)高壓橋臂，其特征是，它包括多個(gè)電路結(jié)構(gòu)相同的均壓保護(hù)單元電路，每一個(gè)均壓保護(hù)單元電路并聯(lián)連接在串聯(lián)橋臂的一個(gè)電力電子開(kāi)關(guān)器件上，每個(gè)均壓保護(hù)單元電路均由小無(wú)感電阻(R1)、大無(wú)感電阻(R2)和無(wú)感電容(C)組成，所述小無(wú)感電阻(R1)、大無(wú)感電阻(R2)串聯(lián)連接后并聯(lián)于電子開(kāi)關(guān)器件上，無(wú)感電容(C)并聯(lián)于大無(wú)感電阻(R2)上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述帶有均壓保護(hù)的串聯(lián)高壓橋臂，其特征是，所述均壓保護(hù)單元電路增 設(shè)一個(gè)瞬態(tài)電壓抑制二極管(DZ)，瞬態(tài)電壓抑制二極管(DZ)并聯(lián)于大無(wú)感電P且(R2)上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述帶有均壓^娥的串聯(lián)高壓橋臂，其特征是，所述均壓微單元電路 增設(shè)一個(gè)決速二極管(D)，快速二極管(D)并聯(lián)于小無(wú)感電阻(Rl)上。
專(zhuān)利摘要一種帶有均壓保護(hù)的串聯(lián)高壓橋臂，屬控制技術(shù)領(lǐng)域，用于解決串聯(lián)橋臂的保護(hù)問(wèn)題。其技術(shù)方案是，它包括多個(gè)電路結(jié)構(gòu)相同的均壓保護(hù)單元電路，每一個(gè)均壓保護(hù)單元電路并聯(lián)連接在串聯(lián)橋臂的一個(gè)電子開(kāi)關(guān)器件上，每個(gè)均壓保護(hù)單元電路均由小無(wú)感電阻、大無(wú)感電阻、無(wú)感電容和瞬態(tài)電壓抑制二極管、快速二極管組成，所述小無(wú)感電阻、大無(wú)感電阻串聯(lián)連接后并聯(lián)于電子開(kāi)關(guān)器件上，無(wú)感電容和瞬態(tài)電壓抑制二極管均并聯(lián)于大無(wú)感電阻上，快速二極管并聯(lián)于小無(wú)感電阻上。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)靜態(tài)均壓效果好，可吸收浪涌電壓，能夠?qū)Υ?lián)使用的電子開(kāi)關(guān)器件實(shí)施有效、可靠的保護(hù)，大大提高了高壓電力電子開(kāi)關(guān)串聯(lián)橋臂工作的可靠性。
文檔編號(hào)H02M1/32GK201075817SQ20072010239
公開(kāi)日2008年6月18日 申請(qǐng)日期2007年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月31日
發(fā)明者葛運(yùn)周 申請(qǐng)人:保定三伊電力電子有限公司