DC1500V辅助变流器IGBT门极驱动电路

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1、200年第期机车电传动N200200年月0日ELECRCDRVEFORLOCOOVESJan.0200研DCl500V辅助变流器究IG门极驱动电路开邹高令王立鹏赵清良发(株洲电力机车研究所湖南株洲4200作者简介邹高令(男年毕业于上海交通大学工业电气自动化专业摘要从DC500V辅助变流器的特点出发针对门极驱动单元开发过程中的一些问工程师从事O与题提出了行之有效的控制方案并分析了这种驱动方式的工作原理及特点试验结果表明该方案变流器的研制工作很好地满足了DC500V辅助变流器的控制要求关键词辅助变流器门极驱动电路短路保护中图分类号4文献标识码A文章编号000-28X(2000-

2、00-03IGgatedrivecircuitforDCl500VauxiliaryconverterZOUGao-lingWANGLi-pengZHAOOing-liang(ZhuzhouElectricLocomotiveResearchnstituteZhuzhouHunan4200ChinaAbstractStartingfromthecharacteristicsofDC500Vauxiliaryconverteranefficientcontrolschemeofgatedriveunitisproposedforthesolutionofsomeproblem

3、sduringdevelopment.Workingprincipleandfeaturesofthedriveunitareanalyzed.estresultsshoWthattheschemereachesthecontrolreguirementofDC500Vauxiliaryconverter.Keywordsauxiliaryconvertergatedrivecircuitshort-circuitprotection是一种电压控制型器件与电流控制型器件(如O比较具有驱动功率小~开关速度快的特点因此近年来变流技术得到了迅猛发展在的应用过程中其门极驱动对抑制开

4、关时集电极电流的dz/dt~降低噪声及不采用吸收电路有较大的影响[]本文就DC500V辅助变流器门极驱动电路开发过程的一些问题提出了结构紧凑的门极驱动方式并给出了相关的试验结果主电路设计图DC500V辅助变流器主电路原理图DC500V辅助变流器是将直流500V逆变为三相四线380V交流电可向内燃机车~地铁和轻轨车2门极驱动电路设计辆辅助设备供电的变流装置该变流器(图为其主电路原理图采用2脉冲变流技术即逆变器由根据变流器中开关器件为2个(电压为2个三相(700V/440A逆变电路串联其输700V的情况以及变流器体积~电气布置的要求出电压通过变压器~2串联合成该变流器在较低门极

5、驱动需要重新设计DC500V辅助变流的开关频率(如300Hz下可获得接近正弦的电压输器的门极驱动电路(如图2所示需解决以下问出波形开关损耗低~效率高~电磁干扰小题(的控制(2门极驱动电路的电源收修改稿日期2000-08-0第1期邹高令9王立鹏9赵清良,DC15OOV辅助变流器IGBT门极驱动电路(3)门控电源~电子控制系统与主电路的电压隔为1O~S);离;(3)保证IGBT元件的最小导通时间(设定为5(4)IGBT最小导通时间的限制;~S)O(5)IGBT桥臂上下管之间的互锁;为了保证电子控制系统与主电路之间的电气绝(6)IGBT的短路保护及故障反馈O缘9必须在脉冲分配电路

6、与驱动电路之间采用可靠~高速~绝缘性能好的转换电路O目前有两种转换电路能满足上述要求9一种是通过光纤实现的电光~光电转换9控制信号传输速度快(几百纳秒)9有较强的抗电磁干扰能力9电气隔离易于实现9如株洲电力机车研究所研制的2OOVAGTO变流器中GTO的门极控制O但是9在辅助变流器中如果采用光纤控制912对光纤的布置和维护将变得困难9也不经济O另一种转换电路是由脉冲变压器~微分及整形电路来传输控制信号9控制系统通过脉冲变压器(耐压达交流5V)实现与主图2IGBT门极驱动电路电路之间的电气隔离;且该转换电路具有非常高的传2.1门极驱动开关电源输速度(小于5OOnS)和很好的抗

7、电磁干扰能力O在DC门极驱动电源采用半桥式电路(如图3所示)O半15OOV辅助变流器IGBT门极驱动电路中采用了后桥式电路采用2个相同的电容器C1和C2将输入电一种转换电路O压平均分割9由脉宽调制芯片分别控制开关管V7~V2.3门极驱动输出电路(15OZ)的导通和关断O这样就给电源变压器的二次与MOET类似9IGBT是一种电压控制型器侧外加了一个正负电压O电源变压器二次侧的电压信件9静态时几乎不需要输入电流O但由于IGBT特殊的号经整流滤波后9通过三端稳压器可得到门极驱动电物理结构9为获得较好的驱动效果9IGBT门