无需特定关断时序的三电平门极驱动技术.pdf

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1、第47卷第11期电力电子技术Vo1．47．No．112013年11月PowerElectronicsNovember2013无需特定关断时序的三电平门极驱动技术OlivierGarcia，JanThalheim，NilsMeili，朱修春(瑞士CT—Concept科技有限公司，瑞士比尔CH2504)摘要：SCALE一2技术具有高级有源箝位(AAC)功能，为多电平变换器设计提供简单、安全的IGBT驱动器。IGBT出现短路故障时，所有IGBT无需以特定的关断时序来避免IGBT集电极过电压，而是在检测到故障时立即关断IGBT，AAC功能可将IGBT的集电极电压限定在安全工作区内。

2、关键词：变换器；高级有源箝位；多电平中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1000—100X(2013)11—0100-03SafeDrivingofMulti·levelConvertersUsingSophisticatedGateDriverTechnologyOlivierGarcia，JanThalheim，NilsMeili，ZHUXiu—chun(CT—ConceptTechnologieAG，BielCH2504，Swi~erland)Abstract：Theadvancedactiveclamping(AAC)functionalityimpleme

3、ntedinSCALE-2technologyaHowseonve~ertopologydesignstobesimplyandsafelydriven．IntheeventofanIGBTshortcircuit．allIGBTsnolongerhavetobeturnedofinadedicatedsequencetoavoidexcessiveIGBTcollector—emittervoltages．Instead，theIGBTscansimplybeturnedofassoonasthefaultconditionisdetected，andtheAACfunc

4、tionlimitsthemaximumcollector—emittervoltageoftheIGBTstoasafeleve1．Keywords：convener；advancedactiveclamping；multi—level1引言将特定的换流时序考虑进来。正常工作情况下，在处于关断状态时．只有全直流母线电压的一半静中性点箝位(NPC)的多电平特别是三电平拓态施加到单个IGBT上。忽略上述要求可导致全部扑结构的变换器可在太阳能、风力发电或牵引变直流母线电压被施加到单个开关，除非采取特别流器等众多应用中替代两电平变换器。三电平的对策。这种情况在IGBT短路时需特别

5、注意。NPC与两电平拓扑变换器相比：①使用同一电压水采用SCALE一2技术的AAC功能可以有效解平的IGBT时，三电平变换器可使输出电压(及功决后两个问题。率)增大一倍；②在无需较高电压的应用中，三电平变换器允许使用较低压的IGBT模块．能提高2高级有源箝位功能IGBT开关频率，从而减小输出电感或直流母线电有源筘位功能已被广泛使用多年，用来限制容等无源元件的尺寸，提高整个系统的效率；③不IGBT关断过程中产生的集电极电压尖峰l21。IGBT要求集电极电压达到静态和动态对称．从而可简会在集电极一发射极电压超过预设阈值时立即部化IGBT驱动器的设计．并避免使用外部缓冲电分导通．

6、然后维持在线性区内工作，可降低集电极路。此外，当使用相同的IGBT开关频率时，最终电流的下降速率．进而限定集电极．发射极过压。的输出频率可提高一倍。显然有助于减小无源元基本有源箝位(BAC)电路是将IGBT的集电件的尺寸和降低开关损耗。极电位通过瞬态电压抑制二极管(TVS)反馈到另一方面，三电平变换器的控制会带来一些IGBT门极的单反馈电路，见图1a。在AAC电路，其他问题：①必须在正常工况和不对称负载工况下通过此功能还可将反馈信号送进驱动器次级的引对中性点电位进行稳压：②关断IGBT所产生的电脚ACL，见图1b，只要电阻R右侧的电位因有源压尖峰通常高于两电平变换器[”，因

7、此．在抑制关箝位动作而升高。与GL相连的驱动器的关断断过压方面，需要进行更多的考虑；③通常，必须MOSFET就会逐步关断【。这样会减少从IGBT门极流出并流入COM的电荷，该电流经过关断门极定稿日期：2013—09—09作者简介：OlivierGarcia(1974一)，男，瑞士比尔人，博士电阻。其结果是减小IGBT关断过压△并研究方向为大功率电力电子器件。降低TvS损耗。10O无需特定关断时序的三电平门极驱动技术由于AAC性能较高，故可提高IGBT模块的利用率。在不超过IGBT的反向偏置安全工作区或驱动器的TVS