CN107404224A - 一种压接式igbt换流阀低电压电源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种压接式IGBT换流阀低电压电源装置，包括至少两个冗余设置的电源模块，能够满足可靠供电，并且，高压电通过电压转换单元的转换之后输出给开关管的输入端，并且，高压电通过分压单元的分压之后产生开关管的控制端电压，因此，开关管的控制端与输入端之间产生压差，当压差大于一定值时，开关管达到饱和导通条件，开关管由截止状态变为导通状态，开关管在饱和导通时，通过的电流几乎不产生压降，能够将冗余压损控制在0V‑0.2V以内，有效地避免了后端系统所需低电压电源冗余后电压值过低的问题，将冗余后的低电压值控制在了系统所需的范围内，保证后端系统可靠供电，稳定工作。

Description

一种压接式IGBT换流阀低电压电源装置
技术领域
本发明涉及一种压接式IGBT换流阀低电压电源装置。
背景技术
压接型IGBT模块是一种新型的大功率电力电子器件，与传统的焊接型IGBT模块相比，压接型IGBT模块具有可靠性高、易于串联、散热性能好以及特殊的“短路失效”模式等优点，广泛应用于柔性直流输电、海上风电并网以及机车牵引系统等可靠性要求较高的应用场合。从压接型IGBT换流阀的研发和设计的角度出发，压接型IGBT换流阀面临运行电流和运行电压双提升，并需在几个微秒内完成开通和关断，这就对IGBT换流阀的控制保护方面提出了更高的要求。
在压接型IGBT换流阀的控制保护方面涉及到的低电压电源设计方面，现有的设计无法保证可靠供电，并且，设计压损往往在0.4V-0.7V之间，数值较大，为后端系统的供电游走在一个临界边缘，导致系统偶尔不能正常运行，无法可靠供电，是系统的一个隐患所在。因此，设计一个可靠供电的低电压电源，显得尤为关键和重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种压接式IGBT换流阀低电压电源装置，用以解决传统的电源无法实现可靠供电的问题。
为实现上述目的，本发明的方案包括一种压接式IGBT换流阀低电压电源装置，包括至少两个冗余设置的电源模块，所述电源模块包括输入电压端口、分压单元、电压转换单元和开关管，所述输入电压端口连接所述电压转换单元的一端，所述电压转换单元的另一端连接所述开关管的输入端，所述输入电压端口连接所述分压单元，所述分压单元的分压端连接所述开关管的控制端，各电源模块的开关管的输出端相连接以构成所述电源装置的电压输出端。
所述输入电压端口通过单向导通二极管连接分压单元和电压转换单元。
所述分压单元由两个分压电阻串联构成，这两个分压电阻的连接点为所述分压端，输出连接所述开关管的控制端。
所述开关管为NMOS管。
所述电压转换单元的电压输出端设置有滤波电容。
本发明提供的压接式IGBT换流阀低电压电源装置包括至少两个冗余设置的电源模块，实现低电压电源的冗余设计，通过冗余设计实现电源可靠供电。并且，高压电通过电压转换单元的转换之后输出给开关管的输入端，并且，高压电通过分压单元的分压之后产生开关管的控制端电压，因此，开关管的控制端与输入端之间产生压差，当压差大于一定值时，开关管达到饱和导通条件，开关管由截止状态变为导通状态，开关管在饱和导通时，通过的电流几乎不产生压降，能够将冗余压损控制在0V-0.2V以内，有效地避免了后端系统所需低电压电源电压值过低的问题，将冗余后的低电压值控制在了系统所需的范围内，保证可靠供电，实现后续系统的稳定工作。
附图说明
图1是压接式IGBT换流阀低电压电源装置的电路结构示意图；
图2是NMOS管的端口示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
本实施例提供一种压接式IGBT换流阀低电压电源装置，包括至少两个冗余设置的电源模块，具体的设置个数根据实际需要设定，为了便于说明，本实施例以设置两个电源模块为例。
对于任意一个电源模块，该电源模块包括输入电压端口、分压单元、电压转换单元和开关管，输入电压端口连接电压转换单元的一端，电压转换单元的另一端连接开关管的正极端，即输入端，输入电压端口还通过分压单元连接开关管的控制端。电压转换单元的功能为电压转换，比如：DC/DC变换器。
各电源模块的开关管的负极端，即输出端相连接，以构成电源装置的电压输出端。
以下给出该电源装置的一种具体的实现电路。
如图1所示，VIN_A为第一个电源模块的输入电压端口，为了保证电压的单向导通，VIN_A通过单向导通二极管D1_A连接后续的相关器件。VIN_A连接二极管D1_A的正极，二极管D1_A的负极连接分压单元，分压单元为一条分压支路，由分压电阻R1_A和分压电阻R2_A串联构成，二极管D1_A的负极连接该分压支路的一端，该分压支路的另一端接地。二极管D1_A的负极还连接电压转换单元，本实施例中，该电压转换单元为电压转换器U1_A，二极管D1_A的负极连接电压转换器U1_A的电压输入端，电压转换器U1_A的电压输出端连接开关管的输入端，本实施例中，开关管以NMOS管为例，那么，电压转换器U1_A的电压输出端连接NMOS管Q1_A的S极，NMOS管Q1_A的D极为该电源模块的电压输出端。另外，分压电阻R1_A和分压电阻R2_A的连接点，即分压端连接NMOS管Q1_A的G极，即控制端。为了对电压转换器U1_A的电压输出端输出的电压进行滤波，电压转换器U1_A的电压输出端设置有滤波电容C_A。
与第一个电源模块的结构相同，VIN_B为第二个电源模块的输入电压端口，VIN_B通过单向导通二极管D1_B连接后续的相关器件。VIN_B连接二极管D1_B的正极，二极管D1_B的负极连接分压单元，该分压单元同样为一条分压支路，由分压电阻R1_B和分压电阻R2_B串联构成，二极管D1_B的负极连接该分压支路的一端，该分压支路的另一端接地。二极管D1_B的负极还连接电压转换单元，本实施例中，该电压转换单元为电压转换器U1_B，二极管D1_B的负极连接电压转换器U1_B的电压输入端，电压转换器U1_B的电压输出端连接开关管的输入端，本实施例以NMOS管为例，那么，电压转换器U1_B的电压输出端连接NMOS管Q1_B的S极，NMOS管Q1_B的D极为该电源模块的电压输出端。另外，分压电阻R1_B和分压电阻R2_B的连接点连接NMOS管Q1_B的G极。同样地，电压转换器U1_B的电压输出端设置有滤波电容C_B。
进端VIN_A和VIN_B为较高电压(相对后端低电压而言)，在经过二极管D1_A和D1_B时会产生约0.7V左右的压降损耗，由于进端电压值较高，经过二极管压损后的电压完全可满足后端电压转换器的进端压值需求，因此此部分压降损耗可忽略不计。
经过二极管D1_A的电压通过选取合适的分压电阻R1_A和R2_A进行分压，产生后端NMOS管Q1_A的G极所需的电压Ug。那么，
I＝(VIN-0.7V)/(R1_A+R2_A) (1)
Ug＝I*R2_A (2)
如果假设R1_A＝R2_A的话，那么，Ug＝(VIN-0.7V)/2。
通过二极管D1_A的电压经电压转换器U1_A进行电压转换后的电压为Vout_A，即为NMOS管Q1_A的S极的电压Us。
那么，满足NMOS管Q1_A元件饱和导通的条件为式(3)、(4)所示：
Ug-Us＝Ugs (3)
Ugs>10V (4)
如果NMOS管Q1_A满足上述导通条件，就会由截止状态转为导通状态，产生后端系统所需的冗余低电压，如图2所示。
同理，经过二极管D1_B的电压通过选取合适的分压电阻R1_B和R2_B进行分压，产生后端NMOS管Q1_B的G极所需的电压Ug。通过二极管D1_B的电压经电压转换器U1_B进行电压转换后的电压为Vout_B，即为NMOS管Q1_A的S极的电压Us。那么，满足NMOS管Q1_B元件饱和导通的条件就会与NMOS管Q1_A的相同。如果NMOS管Q1_B满足导通条件，就会由截止状态转为导通状态，产生后端系统所需的冗余低电压。
当然，第一个电源模块中的各器件与第二个电源模块中的对应器件的参数相同，比如：对应的分压电阻的阻值相同，电压转换器的参数相同。并且，Vin_A＝Vin_B，Vout_A＝Vout_B。这样才能够保证第一个电源模块的输出电压和第二个电源模块的输出电压相同。
Q1_A和Q1_B在正向饱和及导通时，通过的电流几乎不产生压降，有效的将低电压冗余消耗的压损控制在0V-0.2V以内，保证冗余后的低电压在系统所需的范围内。
因此，在低电压电源冗余设计时，通过对进端高电压进行分压，产生NMOS元件的G极电压，电压转换器输出电压作为NMOS元件的S极电压，产生压差Ugs，达到NMOS控制饱和及导通的状态，实现低电压电源的冗余设计，保证电源可靠供电。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种压接式IGBT换流阀低电压电源装置，其特征在于，包括至少两个冗余设置的电源模块，所述电源模块包括输入电压端口、分压单元、电压转换单元和开关管，所述输入电压端口连接所述电压转换单元的一端，所述电压转换单元的另一端连接所述开关管的输入端，所述输入电压端口连接所述分压单元，所述分压单元的分压端连接所述开关管的控制端，各电源模块的开关管的输出端相连接以构成所述电源装置的电压输出端。
2.根据权利要求1所述的压接式IGBT换流阀低电压电源装置，其特征在于，所述输入电压端口通过单向导通二极管连接分压单元和电压转换单元。
3.根据权利要求1所述的压接式IGBT换流阀低电压电源装置，其特征在于，所述分压单元由两个分压电阻串联构成，这两个分压电阻的连接点为所述分压端，输出连接所述开关管的控制端。
4.根据权利要求1所述的压接式IGBT换流阀低电压电源装置，其特征在于，所述开关管为NMOS管。
5.根据权利要求1所述的压接式IGBT换流阀低电压电源装置，其特征在于，所述电压转换单元的电压输出端设置有滤波电容。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108832800A (zh) * 2018-06-28 2018-11-16 深圳市世联盈丰科技有限公司 一种低成本的冗余电源控制电路
CN112445309A (zh) * 2019-08-30 2021-03-05 比亚迪股份有限公司 用于计算机控制系统的冗余电源、计算机控制系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN203445783U (zh) * 2013-09-26 2014-02-19 东莞玖龙纸业有限公司 一种冗余恒压电源的电路拓扑结构
CN103872716A (zh) * 2012-12-17 2014-06-18 研祥智能科技股份有限公司 一种冗余电源供电系统

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103872716A (zh) * 2012-12-17 2014-06-18 研祥智能科技股份有限公司 一种冗余电源供电系统
CN203445783U (zh) * 2013-09-26 2014-02-19 东莞玖龙纸业有限公司 一种冗余恒压电源的电路拓扑结构

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
VICOR公司: "《8 Volt, 24 Amp Full-Function Active ORing Solution》", 《PI2121芯片说明书》 *
张晓健等: "《几种实用的低电压冗余电源方案设计》", 《单片机与嵌入式系统应用》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108832800A (zh) * 2018-06-28 2018-11-16 深圳市世联盈丰科技有限公司 一种低成本的冗余电源控制电路
CN112445309A (zh) * 2019-08-30 2021-03-05 比亚迪股份有限公司 用于计算机控制系统的冗余电源、计算机控制系统

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