[发明专利]一种新的IGBT高压串联阀控制与监测系统

摘要

本发明属于电力电子、电力系统领域，提供了一种新型的IGBT高压串联阀控制监测系统方案，满足了IGBT开通、关断、电压损耗平衡化控制、阀状态监测等各项功能，采用四通道光纤传输系统，为IGBT串联应用的实用化指出了一条崭新的技术路径。

主权项

一种新的IGBT高压串联阀控制与监测系统，包括：绝缘栅双极型晶体管IGBT门极电路，阀控制监测单元及光纤传输系统三部分组成；IGBT高压串联阀中的每一个绝缘栅双极型晶体管IGBT都有一个独立的IGBT门极电路，每一个IGBT门极电路都通过四条光纤和IGBT阀控制监测单元相连接，整个IGBT高压串联阀还有一条独立光纤和阀控制监测单元连接，上述所有光纤组成光纤传输系统，阀控制监测单元通过光纤传输系统和IGBT门极电路互相发送、接收信号；其中每个IGBT的门极电路与控制监测单元之间有四条光纤通道，其中两条为高速模拟信号传输通道，两条为高速数字信号传输通道，高速模拟信号光纤通道一用于IGBT级电压状态的实时监测，高速模拟信号传输通道二用于阀控制监测单元向门极电路发送经过电压和损耗平衡化算法优化后IGBT级集-射极参考电压信号，高速数字信号光纤通道一用于门极电路工作状态实时监测，高速数字信号光纤通道二用于阀控制监测单元向门极电路发送开通和关断命令；每个IGBT高压串联阀中还设置一个阀电流检测单元，并通过一条独立的模拟信号光纤通道向阀控制监测单元实时传送阀电流信号，用于阀控制监测单元中IGBT级之间损耗的平衡和优化计算；IGBT的外围电路主要包括电容、电阻和集电极电压嵌位电路，分别用于实现动态、静态均压和集电极过电压保护，同时还和门极电路配合实现取能和动态电压测量的功能，IGBT的门极电路内部主要包括取能单元、门极电压嵌位单元、门极控制驱动单元、IGBT级电压检测与输出单元、门极电路状态编码与输出单元、过电压与dv/dt保护单元、故障电流保护单元、门极电路故障保护单元、门极参考电压输入与设置单元以及开通关断命令接受单元等，取能回路从阻尼回路中量取电能，供门极电路工作，所述门极电压嵌位单元主要实现门极过电压保护，所述门极控制驱动单元主要向IGBT门极发送电压触发信号，实现IGBT的触发、关断，IGBT级电压检测与输出单元对IGBT级电压监测，将状态发送给IGBT输出单元，若监测到故障，则发送给故障处理单元，故障处理单元实现包括过电压保护性开通、过电流保护性关断的功能，它通过光纤接收来自控制监测单元的IGBT级集-射极参考电压调整信号和触发与关断命令，另一方面，向控制监测单元返回实际IGBT级电压动态数据及门极电路和IGBT级工作状态编码。