[实用新型]一种模块化多电平变流器子模块的缓冲电路结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种应用于电力电子领域中保护绝缘栅双极型晶体管的缓冲电路，尤其是一种模块化多电平变流器子模块的缓冲电路结构。

背景技术

模块化多电平变流器是一种新型的电压源变流器，主要应用于高压大功率场合，其子模块状态切换频繁，造成IGBT的开关频率很高，增大了开通和关断损耗，降低了模块化多电平变流器的工作效率。

模块化多电平变流器子模块的拓扑不同于传统的变流器结构，造成了其缓冲电路结构的特殊性。目前，模块化多电平变流器子模块的缓冲电路一般是按照以往的经验选取，常见的模块化多电平缓冲电路结构有两种：第一种缓冲电路结构是在每个IGBT两端并联C缓冲电路、RC缓冲电路或者RCD缓冲电路，增加了模块化多电平变流器设备成本，同时增大了子模块的寄生电感，有可能使IGBT关断时的过电压更大，影响了缓冲电路的应有的效果，严重的情况下还可能造成IGBT器件的损坏，降低了模块化多电平变流器的可靠性；第二种缓冲电路结构是在子模块的输入输出侧并联C缓冲电路、RC缓冲电路或者是RCD缓冲电路，此种缓冲电路的结构在缓冲电容经IGBT2放电时，放电电流很大，有可能超出IGBT的安全工作范围，存在安全隐患，并且此种缓冲电路在IGBT1关断时，抑制流过IGBT1电流的能力有限，抑制过电压效果不明显。

实用新型内容

为了解决现有的多电平变流器子模块的缓冲电路可靠性差，抑制过电压效果不明显的问题，本实用新型提供一种模块化多电平变流器子模块的缓冲电路结构，子模块中只有一个RCD缓冲电路，有效减少了变流器的成本，降低了结构的复杂程度；缓冲电容C_s在开关器件关断时进行充电，降低IGBT关断时流过子模块中寄生电感的电流变化率，可以有效的抑制子模块中IGBT关断时的过电压；缓冲电阻R_s在缓冲电容放电时，可以减小缓冲电容的放电电流，保证了IGBT开通时工作在安全工作范围内；快恢复二极管D_s可以箝位住因缓冲电容和电路中的寄生电感引起的电压振荡，抑制谐振的产生，有效的保障了模块化多电平变流器的正常工作。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：子模块由IGBT1、IGBT2及直流电容C组成，IGBT1与IGBT2的两端各分别反并联一个二极管D1和D2，IGBT1、IGBT2与直流电容C依次匹配串联连接，缓冲电阻R_s、快恢复二极管D_s并联后和缓冲电容C_s串联构成RCD缓冲电路， RCD缓冲电路的两端并联在子模块IGBT1的集电极和IGBT2的发射极两端。

所述快恢复二极管D_s的选取要配合IGBT1与IGBT2的开关频率，缓冲电阻R_s的阻值选取要合理，阻值太大可能会造成在IGBT1或IGBT2下次关断之前，不能将缓冲电容C_s储存的过电压能量释放掉，如果阻值太小会造成缓冲电容C_s放电速度过快，放电电流过大。缓冲电容C_s选取无感电容，这样可以降低电路的寄生电感，选取缓冲电容C_s时，如果选择的值过大，当IGBT1与IGBT2开关频率较高时，储存的过电压能量可能释放不掉；若选取过小，缓冲电路抑制关断过电压的效果不明显。另外，缓冲电路连接时应尽量接近IGBT1与IGBT2的端子，这样可以降低缓冲电路的寄生电感Lp，以免影响缓冲电路抑制过电压的效果。

本实用新型的有益效果是，该缓冲电路中接入缓冲电阻，可以为缓冲电容放电时提供有效的放电回路，子模块只在IGBT1的集电极和IGBT2的发射极两端并联一个RCD缓冲电路，简化了子模块的结构，在保证过电压抑制效果的前提下，有效地降低了变流器的成本，缓冲电路中接入的快恢复二极管可以防止在器件关断时因缓冲电容和寄生电感引起谐振，避免增加IGBT的关断损耗，提高了变流器的工作效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。