大功率IGBT驱动保护电路的研究与应用

IGBT是MOSFET和GTR的复合器件，它具有开关速度快、热稳定性好、驱动功率小和驱动电路简单的特点，又具有通态压降小、耐压高和承受电流大等优点.IGBT作为主流的功率输出器件，特别是在大功率的场合，已经被广泛的应用于各个领域。本文在介绍了1GBT结构、工作特性的基础上，针对风电变流器实验平台和岸电电源的实际应用，选择了各自的IGBT模块。然后对IGBT的驱动电路进行了深入地研究，详细地说明了IGBT对栅极驱动的一些特殊要求及应该满足的条件。接着对三种典型的驱动模块进行了分析，同时分别针对风电变流器实验平台和岸电电源，设计了三菱的M57962AL和Concept的2SD315A驱动模块的外围驱动电路。对于大功率的设备，电路中经常会遇到过流、过压、过温的问题，因此必要的保护措施是必不可少的。针对上述问题，本文分析了出现各种状况的原因，并给出了各自的解决方案：采用分散式和集中式过流保护相结合的方法实现过电流保护；采用缓存吸收电路及采样检测电路以防止过电压的出现；通过选择正确的散热器及利用铂电阻的特性来实施检测温度，从而使电路能够更好地可靠运行。

同时，为了满足今后1.5MW风电变流器和试验电源等更大功率设备的需求，在性价比上更倾向于采用IGBT模块串、并联的方式来取代高耐压、大电流的单管1GBT.

本文就同一桥臂的IGBT串联不均压，并联不均流的问题进行了阐述，并给出了相应的解决方案。最后针对上述的不平衡情形，采用PSpice对其进行仿真模拟，并通过加入均压、均流电路后的仿真结果，有效地说明了电路的可行性。