[0019] 其中,V1=0.9V0、I1=I0、V2=Vdcmax、I2=Icmax;
[0020] 上式中的V0是逆变器的额定直流母线电压,I0是逆变器的额定输出电流;Vdcmax为逆变器的直流母线的过压保护值;Icmax为逆变器的输出电流的过流保护值。
[0021] 与现有技术相比,本发明具有以下优点:
[0022] 1、本发明的控制板部分的输入端连接IGBT模块的母线电压采样单元和输出电流采集单元,相应的IGBT模块的母线电压Vdc信号和输出电流Ic信号经过控制板的模数转换单元到控制器,控制器在每个开关周期会读取Vdc(母线电压)和Ic(输出电流)信号,并根据电压信号和电流信号的数值输出相应的控制指令;多级关断电路在IGBT模块的关断过程中在IGBT模块的门极信号增加一级电压Vm,持续时间为tm_off,电压Vm。该级电压Vm会使得IGBT模块关断过程中的电流变化率(di/dt)降低,从而在同样的母排杂散电感Ls下,有效减小IGBT模块的关断电压尖峰。与此同时,驱动板接收到控制板的控制指令调节多级关断电路的电压Vm的持续时间tm_off,从而实现在抑制IGBT模块电压尖峰的同时,最大程度减小IGBT模块在不同工况下的关断损耗。
[0023] 2、本发明相比较传统的方案,无需额外的无源器件,如吸收电容等,减小系统体积。
[0024] 3、本发明采用的是主动电压抑制技术,可以在各个工况下有效保护IGBT器件防止出现过电压,不存在因为器件(如TVS管钳位)离散性等问题导致电压抑制不住的问题。
[0025] 4、本发明相比较传统单一多级关断模式,本发明可以根据不同Vdc和Ic的状态,采用不同的关断方式,确保在各个运行状态下,有效抑制IGBT电压尖峰,同时使得总体关断延迟时间小,有效提高IGBT的直流电压利用率以及逆变器输出波形质量,尤其是在系统开关频率比较高的场合,此外总体损耗小,有效地提高IGBT的电流输出能力,从而提高系统效率。
附图说明
[0026] 图1是本发明的控制电路图;
[0027] 图2是多级关断电路的结构示意图;
[0028] 图3是多级关断电路的输入输出VGE(门极电压)示意;
[0029] 图4是IGBT模块运行关断区域划分图。
[0030] 1-控制板;2-驱动板;3-母线电压采样单元;4-输出电流采样单元;5-模数转换单元;6-控制器;7-多级关断电路;8-IGBT模块。
具体实施方式
[0031] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明,但并不作为对本发明限制的依据。
[0032] 实施例1:一种基于状态观测的IGBT关断电压尖峰的抑制系统,如附图1所示,包括IGBT模块8,还包括
[0033] 所述的母线电压采集单元3,与IGBT模块8的母线相连,用于采集IGBT模块8在开关周期内的母线电压值Vdc;
[0034] 所述的输出电流采集单元4,与IGBT模块8的输出端相连,用于采集IGBT模块8在开关周期内的输出电流值Ic;
[0035] 所述的控制板1,内置控制器6,控制板1的输入端与母线电压采集单元3和输出电流采集单元4相连,控制板1的输出端与多级关断电路7相连;用于接收母线电压采集单元3的电压信号和输出电流采集单元4的电流信号,根据电压信号和电流信号的数值输出相应的控制指令;
[0036] 所述的驱动板2,内置多级关断电路7,驱动板2的输入端与控制板1相连,驱动板2的输出端与IGBT模块8相连,如附图3和4所示,多级关断电路7在IGBT模块8的关断过程中在IGBT模块8的门极信号增加一级电压Vm,IGBT模块的门极信号VGE_2与VGE_1相比多了一级电压Vm,持续时间为tm_off;驱动板2接收到控制板1的控制指令调节多级关断电路7的电压Vm的持续时间tm_off,从而实现在抑制IGBT模块8电压尖峰的同时,减小IGBT模块8在不同工况下的关断损耗。
[0037] 所述的控制板1还内置有模数转换单元5,模数转换单元5输入端与母线电压采集单元3和输出电流采集单元4相连,模数转换单元5输出端与控制器6相连。
[0038] 实施例2:基于状态观测的IGBT关断电压尖峰的抑制系统的控制方法:包括以下步骤:
[0039] S1、通过控制器对IGBT模块在开关周期内的母线电压值Vdc以及输出电流值Ic进行读取;
[0040] S2、对读取后的IGBT模块在开关周期内的母线电压值Vdc以及输出电流值Ic进行分析,得到关断控制指令,并向驱动板输出关断控制指令;
[0041] S3、多级关断电路在IGBT模块的关断过程中在IGBT模块的门极信号增加一级电压Vm,持续时间为tm_off;驱动板根据接收到的关断控制指令调节多级关断电路的电压Vm的持续时间tm_off;
[0042] S4、通过多级关断电路改变IGBT模块的门极电压的关断过程,来对IGBT模块的关断电压尖峰进行抑制。
[0043] 实施例3:基于状态观测的IGBT关断电压尖峰的抑制系统的控制方法:包括以下步骤:
[0044] S1、通过控制器对每个IGBT模块的开关周期内的母线电压值Vdc以及输出电流值Ic进行读取。如图1所示,步骤S1中的控制器6安装在控制板1上,控制板1上还设有数模转换单元5,所述模数转换单元5的输入端连接有母线电压采样单元3和输出电流采样单元4,模数转换单元5的输出端与控制器6的信号输入端连接,控制器6的控制输出端与驱动板上2的多级关断电路7相连,多级关断电路7的输出端连接有IGBT模块8,所述母线电压采样单元3和输出电流采样单元4均与IGBT模块8连接。
[0045] 本发明主要包含控制板1和驱动板2两个部分,具体如图1所示,其中控制器6会在每个IGBT模块的开关周期内读取母线电压值Vdc以及输出电流值Ic的状态,并形成相应的关断控制指令,最后传递到驱动板2,来调节多级关断电路7的模式,从而实现IGBT模块在不同工况时,具有不同的关断模式。
[0046] S2、对读取后的IGBT模块在的开关周期内的母线电压值Vdc以及输出电流值Ic进行分析,得到关断控制指令,并向驱动板输出关断控制指令;
[0047] S3、多级关断电路在IGBT模块的关断过程中在IGBT模块的门极信号增加一级电压Vm,持续时间为tm_off;驱动板根据接收到的关断控制指令调节多级关断电路的电压Vm的持续时间tm_off。其中图4为IGBT模块运行关断区域划分图。
[0048] IGBT模块的关断控制指令如下:
[0049] 当Vdc
[0050] 当V1
[0051] 当V1
[0052] 其中,V1=0.9V0、I1=I0、V2=Vdcmax、I2=Icmax;
[0053] 上式中的V0是逆变器的额定直流母线电压,I0是逆变器的额定输出电流;Vdcmax为逆变器的直流母线的过压保护值;Icmax为逆变器的输出电流的过流保护值。
[0054] 其中V1=0.9Vdc可由电学的一般规律得到,是相关技术人员所熟知的技术,因此在此不再赘述。根据电学器件安全运行规律,一般有电器器件的最大加载电压为其额定电压的120%,当其实际加载电压超过其最大加载电压,则电器内部的器件可能会被烧毁,因此有Vdcmax=1.2V0;而一般电器器件的最大通过电流为其额定电流的250%,当其实际通过电流超过其最大通过电流,其电器内部的器件可能被烧毁,因此有Icmax=2.5I0。
[0055] 多级关断电路施加的电压Vm会使得IGBT模块关断过程中的电流变化率(di/dt)降低,从而在同样的母排杂散电感Ls下,有效减小IGBT模块的关断电压尖峰。与此同时,驱动板接收到控制板的控制指令调节多级关断电路的电压Vm的持续时间tm_off,从而实现在抑制IGBT模块电压尖峰的同时,最大程度减小IGBT模块在不同工况下的关断损耗。