I型npc igbt三电平电路的驱动控制方法和电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种I型NPC IGBT三电平电路的驱动控制方法和电路。
【背景技术】
[0002]当提到为全球能源供应创造一个新基础时，可再生能源的使用是其中的一个关键问题。而其中太阳能逆变器担负着巨大的技术优化潜力。目前，光伏系统担负着提高太阳能电池板及整体系统设计效率的最大潜力。
[0003]与传统的常用于光伏逆变器的两电平拓扑结构相比，相同开关频率下三电平效率优于两电平，且随着开关频率提高，开关损耗降低显著，由此可见三电平在高开关频率，大功率有明显优势。
[0004]NPC拓扑(中性点钳位)中的三电平包括4个串联的带相应续流二极管的IGBT，以及用于连接分离直流环节电路的2个钳位二极管。两电平逆变器有一个两状态输出级，而三电平逆变器可以有三个状态。不同于两电平设计中的IGBT必须切换整个直流环节电压，三电平架构中，IGBT上只需切换一半的直流环节电压。在三电平中，存在着不同的换流路径。短的换流路径位于钳位二极管和连接直流环节电路的IGBT之间，而长的换流路径则通过三个串联的IGBT和钳位二极管。为了做到这一点，需要短的电流路径和对称的内部模块布局。这是产生低的开关过电压和使用高直流环节电压以实现高效率因子的唯一途径。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供I型NPC IGBT三电平电路的驱动控制方法和电路，用以解决实现可靠驱动控制。
[0006]为实现上述目的，本发明的方案包括:
[0007]I型NPC IGBT三电平电路的驱动控制方法，对于一个桥臂中的内管和外管，开通时，内管先于外管；关断时，内管晚于外管。
[0008]上升沿时，内管脉冲上升沿加快；下降沿时，内管驱动脉冲下降沿变慢。
[0009]包括PWM驱动电路，PWM驱动电路输出端设有死区产生电路，该死区产生电路为RCD电路。
[0010]PWM驱动信号通过串联的电阻R与电容C接地，二极管D与电阻R并联，二极管D阳极连接电容C，二极管D阳极连接或门的一个输入端，该或门的另一个输入端连接使能信号，该或门的输出为死区产生电路的输出PWM1。该PWM1信号去驱动IGBT的1管、2管、3
管、4管。
[0011]电路设计简单精巧，保证了 NPC IGBT I字型工作的可靠性。本发明结构简单、成本低、并能提高整个系统的工作性能、安全性和可靠性。
【附图说明】
[0012]图1是I型NPC IGBT三电平电路示意图(一对桥臂);
[0013]图2是死区产生电路原理图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
[0015]驱动控制方法实施例
[0016]如图1所示的I型NPC IGBT三电平电路，1、4管为外管，2、3管为内管。传统的三电平驱动时序控制，是按照IGBT管的上下顺序，遵循1管-2管-3管-4管。如果NPC的3管开通和关断时间均迟于4管，对于关断过程先关4管后关3管，4管关后3管还未关断电流从输出流向N点，4管承压为Udc/2。但开通时先开4管管后开3管，3管还未开通时下桥臂无电流通路，使得输出电压为+Udc/2，这时4管已开，3管依然会出现承压Udc。如果3管先开4管后开，3管开通后电压为N，4管承压为Udc/2，4管开后电流由输出流向负极，无过压应力出现。所以需要使3管对4管先开后关，才能避免内管承受全压情况。因此，该系统必须要求内管(图中所示的2、3管)先开通后关断。即内管先开通后关断，外观后开通先关断。
[0017]由上述原因可知，必须在电路中增加死区时间。具体的电路实施例如下:
[0018]参见图2，该图为驱动电路(部分)硬件增加死区时间的示意图。该硬件死区电路主要为死区RCD电路，上升沿时通过R对C充电，构成RC充电回路，下降沿时通过D对C放电，构成CD放电回路。要使2，3管驱动脉冲上升沿更快而不改变下降时间，减小内管驱动时序调整电路中的R可以实现，要使2，3管驱动脉冲下降沿更慢，增大内管驱动时序调整电路中的C。(RCD电路中要实现内管相对外管先开后关，必须使用较高精度器件)。
[0019]以上给出了本发明涉及两个主题的具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。
【主权项】
1.1型NPC IGBT三电平电路的驱动控制方法，其特征在于，对于一个桥臂中的内管和外管，开通时，内管先于外管；关断时，内管晚于外管。2.根据权利要求1所述的I型NPCIGBT三电平电路的驱动控制方法，其特征在于，上升沿时，内管脉冲上升沿加快；下降沿时，内管驱动脉冲下降沿变慢。3.1型NPC IGBT三电平电路的驱动控制电路，其特征在于，包括PWM驱动电路，PWM驱动电路输出端设有死区产生电路，该死区产生电路为RCD电路。4.根据权利要求3所述的I型NPCIGBT三电平电路的驱动控制电路，其特征在于，PWM驱动信号通过串联的电阻R与电容C接地，二极管D与电阻R并联，二极管D阳极连接电容C，二极管D阳极连接或门的一个输入端，该或门的另一个输入端连接使能信号，该或门的输出为死区产生电路的输出PWM1 ;该PWM1信号用于驱动IGBT的1管、2管、3管、4管。
【专利摘要】本发明涉及I型NPC？IGBT三电平电路的驱动控制方法和电路，方法为：对于一个桥臂中的内管和外管，开通时，内管先于外管；关断时，内管晚于外管。其电路为RCD的死区产生电路。电路设计简单精巧，保证了NPC？IGBT？I字型工作的可靠性。本发明结构简单、成本低、并能提高整个系统的工作性能、安全性和可靠性。
【IPC分类】H02M7/487
【公开号】CN105375802
【申请号】CN201510830986
【发明人】徐关澄, 孟向军, 牛化鹏, 王林, 张海龙
【申请人】许继电气股份有限公司, 西安许继电力电子技术有限公司, 国家电网公司
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年11月25日