串联IGBT动态均压方法综述

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1、2013年电工技术学报Vol.28Sup.1第28卷增刊1TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETY2013串联IGBT动态均压方法综述112张春朋张树卿赵国亮（1.清华大学电机系北京1000842.中国电力科学院电力电子研究所北京100192）摘要随着现代电力系统对柔性高压直流输电技术和固态高压直流开关技术的需求不断增长，IGBT串联技术日益受到关注。本文综述了国内外提出的串联IGBT动态均压的各种方法，并将门极控制方法归纳为电压钳位、门极同步和电压控制三类。通过对各种方法的简要分析和对比，指出应综合考虑性能、损耗、体积、可靠性等多方面因素，通

2、过几种方法的优势互补来实现串联IGBT的动态均压。关键词：IGBT串联动态均压有源钳位控制有源电压控制中图分类号：TM315ReviewofDynamicVoltageBalancingMethodsforSeries-ConnectedIGBTs112ZhangChunpengZhangShuqingZhaoGuoliang（1.TsinghuaUniversityBeijing100084China2.ChinaElectricPowerResearchInstitute100192China）AbstractWiththeincreasingdemandsofflexiblehig

3、h-voltageDCtransmissionandsolid-statehigh-voltageDCswitchtechnologies,theseriesconnectionofIGBTsgetsmoreandmoreattentions.Thispaperreviewsvariousmethodsofdynamicvoltagebalancingforseries-connectedIGBTs,andclassifiesthegate-controlmethodsintothreecategories,voltageclamping,gatesynchronizationandvo

4、ltagecontrol.Withbriefanalysisandcomparisonofthesemethods,itisindicatedthatmultiplefactors,includingperformance,loss,sizeandreliability,mustbeconsideredandcomplementaryadvantagesofmorethanonemethodsshouldbeutilizedtorealizethebalanceofdynamicvoltagesofIGBTsinseriesconnection.Keywords：Series-conne

5、ctedIGBT,dynamicvoltagebalance,voltageclampingcontrol,activevoltagecontrol1引言从而导致芯片开关特性的不同，于是在串联IGBT阀组中开通较慢和关断较快的器件，将承受较高的随着现代电力系统对柔性高压直流输电技术和暂态电压；固态高压直流开关技术的需求不断增长，IGBT串联（2）IGBT门极驱动信号不严格同步、外电路技术日益受到关注。在串联IGBT阀组中，各个元件杂散参数有差异以及运行时的温升不同等，也会导的静态均压比较容易实现，但动态均压比较困难。致各IGBT集−射电压的动态过程有差异。串联IGBT动态不均压的主要原因

6、有：从20世纪90年代开始，就有国外的研究者开（1）IGBT芯片制备工艺的分散性使得各个芯始探讨串联IGBT动态均压的方法。ABB公司已经片中载流子浓度、寿命、寄生参数存在一定的差异，完成了多个基于IGBT串联技术的中高压静止无功发生器（SVCLight）和轻型高压直流输电（HVDC国家科技支撑计划（2011BAA01B03）和高等学校博士学科点专项Light）工程。最近几年，我国也开始了这方面的研科研基金（20110002120029）资助项目。收稿日期2012-09-20改稿日期2012-10-12究，并取得了阶段性成果，但尚未在工程中应用。198电工技术学报2013年目前，串联IG

7、BT的动态均压方法主要包括缓冲电门极的电流通过磁心相互感应，迫使相互之间时间一路和门极控制两大类，其中对后者的研究更多。本致、形状相同。此文中设计的磁心尺寸为29.4mm×文将对国内外现有的动态均压方法进行综述，为该26.5mm×29.5mm，可用于2.5kV/1.8kA的IGBT串领域的研究者提供一定的参考。联。使用磁心同步时，磁路漏抗必须非常小（约为nH级），否则会引起门极回路的振荡。2利用缓冲电路实现动态均压与晶闸管、GTO和