[发明专利]IGBT驱动电路及其控制方法、变流器

说明书

本发明公开了一种IGBT驱动电路及其控制方法、变流器，IGBT驱动电路包括：驱动模块，用于产生驱动IGBT动作的驱动信号；推挽模块，连接于驱动模块与IGBT之间，用于对驱动信号功率放大，并将功率放大后的驱动信号输出至IGBT门极；过压反馈模块，连接于IGBT的门极与推挽模块之间，用于在IGBT关断过压时产生反馈动作；以及检测模块，连接于过压反馈模块与驱动模块之间，用于根据过压反馈模块的反馈动作产生检测信号送至驱动模块，驱动模块根据检测信号调节驱动信号以调节IGBT的通断速率。根据本发明实施例提供的IGBT驱动电路，解决IGBT的过压击穿与过压反馈模块由于持续动作容易失效的问题。

技术领域

本发明涉及电子电力技术领域，具体涉及一种IGBT驱动电路及其控制方法、变流器。

背景技术

绝缘栅双极性晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)是风电变流器的核心功率器件，用于实现风力发电机组输出的交流电能到电网电流电能的转换。风电变流器功率模块的设计主要用于保证IGBT器件工作在安全的运行电压和温度之下，IGBT器件的安全可靠运行主要从电特性和热特性两个维度设计。

通过风电变流器中IGBT的失效分析发现，大约30％功率模块失效的原因是电特性中的IGBT电气过载(Electrical Over Stress，EOS)击穿。

由于功率模块中铜排、IGBT端子固有存在杂散电感，IGBT器件在关断时刻集射级会出现电压尖峰，在正常运行的情况下电压尖峰不会很高。在风电变流器运行工况中，存在很多原因导致变流器的直流母线电压过高、输出电流超载的工况，而IGBT在高的直流母线电压、大输出电流运行工况下，IGBT的关断尖峰电压会升高，导致IGBT因为集射级电压过高而击穿。

目前IGBT的驱动电路在IGBT关断过压抑制方面，主要通过IGBT集射级电压钳位方式进行。理想的钳位电路只在特殊工况下作用，同时多数工况有源钳位电路执行动作之后，并不会报出故障，变流器系统继续运行从而无故障的穿过此类工况。

现有技术的钳位电路，在上述特殊工况中，钳位电路持续动作，这一点和钳位电路的设计初衷是矛盾的，这样会带来钳位电路器件故障的风险。为了防止钳位电路在特殊工况下持续动作，通常会提高钳位电压值，但是会导致实际工作的尖峰电压过高，会带来IGBT过压击穿的风险。

发明内容

本发明提供了一种IGBT驱动电路及其控制方法、变流器，进一步延长IGBT的关断时长以解决IGBT的过压击穿问题，同时解决过压反馈模块由于持续动作容易失效的问题。

一方面，本发明提供了一种IGBT驱动电路，其包括：驱动模块，用于产生驱动IGBT动作的驱动信号；推挽模块，连接于驱动模块与IGBT之间，用于对驱动信号功率放大，并将功率放大后的驱动信号输出至IGBT的门极；过压反馈模块，连接于IGBT的集电极与推挽模块之间，用于在IGBT关断过压时产生反馈动作；以及检测模块，连接于过压反馈模块与驱动模块之间，用于根据过压反馈模块的反馈动作产生检测信号送至驱动模块，驱动模块根据检测信号调节驱动信号以调节IGBT的通断速率。

根据本发明实施例的一个方面，驱动信号包括第一关断信号和第二关断信号；驱动模块包括第一输出端以及第二输出端；驱动模块的第一输出端与推挽模块之间连接有用于传输第一关断信号的第一关断电路，驱动模块的第二输出端与推挽模块之间连接有用于传输第二关断信号的第二关断电路，其中第一关断电路的电阻值大于第二关断电路的电阻值，使得推挽模块接收第一关断信号产生动作的动作时长大于接收第二关断信号产生动作的动作时长；推挽模块包括极性不同且推挽连接的第一推挽三极管、第一推挽三极管，第一关断信号、第二关断信号分别控制推挽模块中的第一推挽三极管以不同的动作时长导通。