基于拉曼激光放大器的串聯(lián)igbt門極驅(qū)動(dòng)單元的同步方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于拉曼激光放大器的串聯(lián)絕緣柵雙極晶體管IGBT門極驅(qū)動(dòng)單元的同步方法及系統(tǒng)，其中，同步方法包括如下步驟：半導(dǎo)體激光器發(fā)出光同步脈沖；通過摻鉺光纖放大器對(duì)所述光同步脈沖進(jìn)行拉曼放大；經(jīng)濾波器和光功分器后，產(chǎn)生和串聯(lián)IGBT個(gè)數(shù)相同的光脈沖，送入門極驅(qū)動(dòng)單元GDU；GDU將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，觸發(fā)或關(guān)斷IGBT。本發(fā)明作為同步控制信號(hào)的光脈沖源自同一脈沖，能夠嚴(yán)格保證同步，為同步關(guān)斷和開啟IGBT提供可靠的保證。
【專利說明】基于拉曼激光放大器的串聯(lián)IGBT門極驅(qū)動(dòng)單元的同步方 法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力電子領(lǐng)域，尤其是一種基于拉曼激光放大器的串聯(lián)IGBT門極驅(qū) 動(dòng)單元的同步方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 由于電力裝置趨向于大容量，將低壓等級(jí)轉(zhuǎn)換到中壓等級(jí)；如600-690V轉(zhuǎn)換到 3000-3300V，如果電流不變，容量將提升4倍以上。
[0003] 電壓的提升對(duì)傳統(tǒng)開關(guān)器件提出了更高的要求，現(xiàn)有絕緣柵雙極晶體管IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)單管的耐壓值還非常有限，遠(yuǎn)不能滿足高壓場(chǎng)合， 因此必須將開關(guān)器件串聯(lián)使用，IGBT直接串聯(lián)技術(shù)首先要保證控制信號(hào)的同步，并且必須 在通過隔離后，各個(gè)信號(hào)之間的延遲在一個(gè)可以接受的范圍內(nèi)；其次是要保證在開通和關(guān) 斷過程中，電壓被平均的分配在各個(gè)器件上，各個(gè)器件上的電壓差別必須在一個(gè)合理的范 圍之內(nèi)，否則會(huì)造成某些器件被擊穿或者過早老化。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)因?yàn)殚_關(guān)器件不采用同一控制電路，各個(gè)激光器所產(chǎn)生的光脈沖受電脈 沖控制，最終累積的時(shí)差，導(dǎo)致控制脈沖的同步性很難保證，這樣造成一個(gè)器件導(dǎo)通過快， 而另一器件因承受:商壓而損壞。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的：一個(gè)目的是提供一種基于拉曼激光放大器的串聯(lián)IGBT門極驅(qū)動(dòng)單元 的同步方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的部分或全部問題。
[0006] 技術(shù)方案：一種基于拉曼激光放大器的串聯(lián)IGBT門極驅(qū)動(dòng)單元的同步方法，包括 如下步驟： 半導(dǎo)體激光器發(fā)出光同步脈沖； 通過摻鉺光纖放大器EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier)對(duì)所述光同步脈沖進(jìn)行 拉曼放大； 經(jīng)濾波器和光功分器后，產(chǎn)生和串聯(lián)IGBT個(gè)數(shù)相同的光脈沖，送入門極驅(qū)動(dòng)單元⑶U (Gate Drive Unit)； GDU將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，觸發(fā)或關(guān)斷IGBT。
[0007] 進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供了一種基于拉曼激光放大器的串聯(lián)IGBT門極驅(qū)動(dòng)單元 的同步系統(tǒng)，包括用于發(fā)出光同步脈沖半的導(dǎo)體激光器；用于對(duì)所述光同步脈沖進(jìn)行拉曼 放大的摻鉺光纖放大器EDFA ;用于選擇特定光頻的濾波器；以及用于將特定頻率的光脈沖 分成多路的光功分器；每個(gè)GDU連接一光功分器，接收光同步脈沖并將其轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，控 制IGBT的通斷。
[0008] 有益效果：本發(fā)明作為同步控制信號(hào)的光脈沖源自同一脈沖，能夠嚴(yán)格保證同步， 為同步關(guān)斷和開啟IGBT提供可靠的保證。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0010] 本發(fā)明基于拉曼激光放大器的串聯(lián)IGBT門極驅(qū)動(dòng)單元的同步系統(tǒng)包括依次相連 的激光器、參鉺光纖放大器EDFA、光濾波器、光功分器、光探測(cè)器、差分比較放大電路。
[0011] 其過程如下：同步脈沖為一個(gè)激光器發(fā)出的脈沖，經(jīng)過同一個(gè)摻鉺光纖放大器 EDFA、同一個(gè)光濾波器，再通過光功分器將脈沖分配到各個(gè)IGBT的門極驅(qū)動(dòng)單元，由光電 探測(cè)器恢復(fù)成電脈沖，最終經(jīng)過差分比較電路放大，控制IGBT的通斷。
[0012] 由于，各個(gè)脈沖的相對(duì)誤差僅為光纖的長(zhǎng)度差及光探測(cè)器傳輸延遲差產(chǎn)生，光速 為30萬(wàn)公里/秒，各個(gè)串聯(lián)閥體直接的距離不會(huì)超過10米，產(chǎn)生的延時(shí)誤差不會(huì)大于 10ns〇 因此，可以滿足IGBT直接串聯(lián)技術(shù)要保證控制信號(hào)的同步，并且必須在通過隔離后， 各個(gè)信號(hào)之間的延遲在一個(gè)可以接受的范圍內(nèi)的要求。
[0013] 總之，本發(fā)明光脈沖進(jìn)行放大、濾波、分光來嚴(yán)格保證同步，同步的絕對(duì)誤差可以 不計(jì)，同步方式可靠，同步精度高，每個(gè)閥控裝置可支持多達(dá)400個(gè)IGBT直接串聯(lián)的閥體， 實(shí)現(xiàn)400個(gè)IGBT驅(qū)動(dòng)與控制裝置的同步控制。
[0014] 以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中 的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種等同變換，這 些等同變換均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0015] 另外需要說明的是，在上述【具體實(shí)施方式】中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛 盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可 能的組合方式不再另行說明。
[0016] 此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本 發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于拉曼激光放大器的串聯(lián)IGBT門極驅(qū)動(dòng)單元的同步方法，其特征在于，包括 如下步驟： 半導(dǎo)體激光器發(fā)出光同步脈沖； 通過摻鉺光纖放大器EDFA對(duì)所述光同步脈沖進(jìn)行拉曼放大； 經(jīng)濾波器和光功分器后，產(chǎn)生和串聯(lián)IGBT個(gè)數(shù)相同的光脈沖，送入⑶U ; GDU將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，觸發(fā)或關(guān)斷IGBT。
2. -種基于拉曼激光放大器的串聯(lián)IGBT門極驅(qū)動(dòng)單元的同步系統(tǒng)，其特征在于，包括 用于發(fā)出光同步脈沖半的導(dǎo)體激光器；用于對(duì)所述光同步脈沖進(jìn)行拉曼放大的摻鉺光纖放 大器；用于選擇特定光頻的濾波器；以及用于將特定頻率的光脈沖分成多路的光功分器； 每個(gè)GDU連接一光功分器，接收光同步脈沖并將其轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，控制IGBT的通斷。
【文檔編號(hào)】H02M1/088GK104218779SQ201410425610
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月26日
【發(fā)明者】胡鶴軒, 鄧路, 張曄 申請(qǐng)人:河海大學(xué)