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1、IGBT串聯(lián)用的有源電壓控制技術(shù)ActiveVoltageControlTechnologiesforIGBTSeriesConnection和巍巍1，張學(xué)強(qiáng)1，PatrickR.Palmer1，汪之涵21.英國(guó)劍橋大學(xué)工程系；2.深圳青銅劍電力電子科技有限公司HeWeiwei1,ZhangXueqiang1,PatrickR.Palmer1,WangZhihan21EngineeringDepartment,CambridgeUniversity2ShenzhenBronzeTechnologiesLtd.摘要：IGBT有源電
2、壓控制技術(shù)（ActiveVoltageControl，簡(jiǎn)稱AVC），是在IGBT控制過(guò)程中引入多重閉環(huán)反饋，使IGBT開(kāi)通和關(guān)斷過(guò)程中集電極-發(fā)射極電壓VCE的軌跡始終跟隨預(yù)先設(shè)定的參考信號(hào)，實(shí)現(xiàn)高壓應(yīng)用時(shí)IGBT器件直接串聯(lián)的同步工作和有效均壓。本文介紹了有源電壓控制技術(shù)的基本概念，串聯(lián)IGBT的實(shí)驗(yàn)波形和相應(yīng)的損耗計(jì)算。關(guān)鍵詞：IGBT串聯(lián)驅(qū)動(dòng)均壓有源電壓控制ActiveVoltageControlAbstract:Theso-calledIGBTAVCtechnologyissomethingthatduringtheIG
3、BTcontrolprocess,variouslayersofclosedloopreactionisintroducedtoensurethatthepathwayofcollector-emittervoltageVCEduringtheprocessofOn-OffoftheIGBTfollowsthepredefinedreferentialsignal,torealizesynchronousfunctionandeffectivevoltage-sharingwhenIGBTcomponentsareconnect
4、edinserieswiththehigh-voltageapplication.ThearticleintroducesbasicconceptsofAVC,experimentalwaveofIGBTconnectedinseriesandrelatedlosscalculation.Keywords:IGBT,Connectioninseries,Drive,Voltagesharing,Activevoltagecontrol［中圖分類號(hào)］TN389［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A文章編號(hào)：1561-0349（2012）02-中國(guó)自動(dòng)化
5、網(wǎng)-中國(guó)工業(yè)控制及自動(dòng)化領(lǐng)域的領(lǐng)先媒體-致力成為業(yè)內(nèi)sns生態(tài)圈的締造者和領(lǐng)導(dǎo)者.http://www.ca800.com1引言絕緣柵雙極晶體管IGBT自上世紀(jì)80年代問(wèn)世以來(lái)，由于其輸入阻抗高、開(kāi)關(guān)速度快、通態(tài)電壓低、阻斷電壓高、承受電流大的性能，在電力電子領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。然而，由于半導(dǎo)體器件本身的材料和結(jié)構(gòu)原因，IGBT目前的電壓等級(jí)最高是6.5kV，無(wú)法達(dá)到電力系統(tǒng)中很多場(chǎng)合的電壓等級(jí)（如10kV、35kV的電壓等級(jí)），限制了IGBT在高壓領(lǐng)域的應(yīng)用。采用IGBT器件直接串聯(lián)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電壓等級(jí)的提升具有巨大的吸引力。
6、然而，IGBT串聯(lián)技術(shù)有兩個(gè)難點(diǎn)必須要克服：第一是要保證控制信號(hào)的同步，并且必須在關(guān)斷后，各個(gè)信號(hào)之間的延遲在一個(gè)可以接受的范圍內(nèi)；第二是要保證在開(kāi)通和關(guān)斷過(guò)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(guò)早老化。圖1列舉了幾種具有代表性的IGBT串聯(lián)方案，并根據(jù)其采用的方法進(jìn)行了分類。無(wú)源緩沖電路，一般是在IGBT器件的C、E兩端并聯(lián)緩沖電路[1,2]。緩沖電路包括RC型、RCD型等。無(wú)源緩沖電路可以實(shí)現(xiàn)IGBT串聯(lián)的均壓，但是會(huì)降低IGBT的開(kāi)關(guān)速度并且增大開(kāi)關(guān)
7、損耗，而且無(wú)源緩沖電路需要較多器件，參數(shù)較難設(shè)置，會(huì)降低系統(tǒng)的可靠性。柵極控制的方法，可以分為同步控制和有源控制兩類。同步控制包括通過(guò)控制關(guān)斷點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓均衡的關(guān)斷點(diǎn)選擇法，以及通過(guò)同步控制實(shí)現(xiàn)均壓的電壓均衡法[3,4]。但是，由于IGBT的負(fù)溫度系數(shù)特性，同步控制法有一定的局限性，因而在實(shí)際應(yīng)用中并不多見(jiàn)。有源控制法，通過(guò)對(duì)柵極進(jìn)行注入電流或加減柵極控制電壓等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)均壓，但是同時(shí)會(huì)帶來(lái)額外的功率損耗。本文介紹的有源電壓控制技術(shù)（ActiveVoltageControl，簡(jiǎn)稱AVC），是通過(guò)引入集電極反饋來(lái)控制IGBT柵極電
8、壓以實(shí)現(xiàn)串聯(lián)均壓。圖1IGBT串聯(lián)技術(shù)分類圖中符號(hào)改為斜體，文字不用斜體2有源電壓控制技術(shù)IGBT有源電壓控制技術(shù)，由英國(guó)劍橋大學(xué)PatrickPalmer博士提出[5]。此技術(shù)通過(guò)在IGBT控制過(guò)程中引入多重閉環(huán)反饋，使IGBT開(kāi)通和關(guān)斷過(guò)程中，集電極-發(fā)射極
