CN201365207Y - 大功率igbt并联驱动电路的拓扑结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种大功率IGBT并联驱动电路的拓扑结构，其包括：多个IGBT模块，各IGBT模块内具有两个IGBT单元，第一IGBT单元的发射极与第二IGBT单元的集电极相连并构成接点，各IGBT模块上的所述接点通过第一铜排相连并构成A相端，各IGBT模块内的第一IGBT单元的集电极通过第二铜排相连并构成正极端，各IGBT模块内的第二IGBT单元的发射极构成负极端；各IGBT模块中的IGBT单元的栅极、所述A相端、正极端和负极端与驱动电路相连，该驱动电路通过数据总线与CPU单元相连。CPU与驱动电路的信号传输主要通过数据总线分别传输各驱动电路中，另外各驱动电路的故障反馈信息又通过数据总线反馈到CPU单元中。故而提高了IGBT的驱动与保护水平，确保了功率单元的可靠性与稳定性。

Description

大功率IGBT并联驱动电路的拓扑结构

技术领域

本实用新型涉及一种大功率IGBT并联驱动电路的拓扑结构，特别涉及一种多个IGBT(绝缘栅极双极晶体管)模块的并联驱动与保护电路的拓扑结构。

背景技术

大容量功率单元主要用于太阳能光伏并网逆变器、风机变流器、高速动车组中牵引变流器等等需要变流技术的领域，功率单元是变流器中的核心部件，而其中的功率器件IGBT的驱动与保护电路的设计一直以来是相关技术人员积极努力的部分。

在实际变流器设计中需要大容量功率单元，如兆瓦级，而IBGT模块自身的容量由于受电力电子制造水平的限制，当前单个模块最大容量是远不能满足大容量功率单元的要求，另外，采用多只小容量IGBT并联取代一只大功率的IGBT从成本上看更加经济；现有的IGBT并联驱动电路的可靠性与稳定性较低，不能满足大功率场合的需要。

实用新型内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种大功率IGBT并联驱动电路的拓扑结构，以提高IGBT的驱动与保护水平，并提高功率单元的可靠性与稳定性。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种大功率IGBT并联驱动电路的拓扑结构，包括：多个IGBT模块，各IGBT模块内具有第一IGBT单元和第二IGBT单元，第一IGBT单元的发射极与第二IGBT单元的集电极相连并构成接点，各IGBT模块上的所述接点通过第一铜排相连并构成A相端，各IGBT模块内的第一IGBT单元的集电极通过第二铜排相连并构成正极端，各IGBT模块内的第二IGBT单元的发射极构成负极端；各IGBT模块中的IGBT单元的栅极、所述A相端、正极端和负极端与驱动电路相连，该驱动电路通过数据总线与CPU单元相连。

进一步，为便于安装和散热，各IGBT模块等间距平行设置。

进一步，为独立驱动各IGBT模块，防止单个IGBT模块出现故障对整个拓扑结构产生影响，所述驱动电路与各IGBT模块的个数相等且一一对应相连。

进一步，为有效固定各IGBT模块，所述第一铜排和第二铜排平行设置，其间设有用于固定各IGBT模块的第三铜排。

各IGBT模块与所述数据总线相连的传输线路呈对称分布，这样可减少IGBT驱动板对外接口的复杂性，并最大程度地减少CPU信号传输的延迟性。

本发明具有积极的效果：(1)本发明的大功率IGBT并联驱动电路的拓扑结构中，CPU与驱动电路的信号传输主要通过数据总线分别传输各驱动电路中，另外各驱动电路的故障反馈信息又通过数据总线反馈到CPU单元中。故而提高了IGBT的驱动与保护水平，确保了功率单元的可靠性与稳定性。(2)本发明中，各IGBT模块利用铜排将其并联在一起，以提高均流效果，减少其杂散电感，从而减小各IGBT单元开通时的电压尖峰，保持每个驱动电路驱动电阻的一致性。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1为实施例1的大功率IGBT并联驱动电路的拓扑结构的电路框图；

图2为实施例1中的并联IGBT模块的电气原理图。

具体实施方式

(实施例1)

如图1-2所示，本实施例的大功率IGBT并联驱动电路的拓扑结构，包括3个IGBT模块M1、M2和M3，各IGBT模块内具有第一IGBT单元和第二IGBT单元，第一IGBT单元的发射极与第二IGBT单元的集电极相连并构成接点，各IGBT模块上的所述接点通过第一铜排a相连并构成A相端，各IGBT模块内的第一IGBT单元的集电极通过第二铜排b相连并构成正极端，各IGBT模块内的第二IGBT单元的发射极构成负极端。

其中，IGBT模块M1中第一IGBT单元的发射极为E1，集电极为C1，栅极为G1；IGBT模块M1中第二IGBT单元的发射极为E2，集电极为C2，栅极为G2。

IGBT模块M2中第一IGBT单元的发射极为E3，集电极为C3，栅极为G3；IGBT模块M2中第二IGBT单元的发射极为E4，集电极为C4，栅极为G4。

IGBT模块M3中第一IGBT单元的发射极为E5，集电极为C5，栅极为G5；IGBT模块M3中第二IGBT单元的发射极为E6，集电极为C6，栅极为G6。

各IGBT模块中的IGBT单元的栅极、所述A相端、正极端和负极端与驱动电路相连，该驱动电路通过数据总线与CPU单元相连。

各IGBT模块等间距平行设置，所述驱动电路与各IGBT模块的个数相等且一一对应相连。

所述第一铜排a和第二铜排b平行设置，其间设有用于固定各IGBT模块的第三铜排d。

各IGBT模块与所述数据总线相连的传输线路呈对称分布。

(实施例2)

以半桥为例，选用同一厂家生产的同一型号同一批次的IGBT(至少两只，本实用新型以3只为例)，将3只IGBT模块(M1、M2和M3)利用铜排将其并联在一起，以提高均流效果，减少其杂散电感，从而减小IGBT开通时的电压尖峰，保持每个驱动电路驱动电阻的一致性。CPU单元与驱动电路的信号传输主要通过驱动电路板A0上的数据总线分别传输到驱动电路板A1和驱动电路板A2中，另外从驱动电路板A1与驱动电路板A2故障反馈信息又通过电路板A的数据总线反馈到CPU单元中，三块电路板的集电极C1-C6，栅极G1-G6，发射极E1-E6对应地接至所述IGBT模块M1-M3上，以保证传输线路的对称性，这样减少了IGBT驱动板对外接口的复杂性，同时也最大程度地减少了CPU信号传输的延迟性。

对于单相与三相的的变流器只是将上述的步骤重复进行就可以了，器件的一致性与传输线路的对称性(驱动电路的GE引出线越短越好)可使整个电路性能更加优良。

本实用新型只是以3个IGBT模块为例来阐述IGBT并联电路的拓扑结构，从实际的试验来看2个以上的IGBT模块并联驱动均可采用该结构。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (5)

1、一种大功率IGBT并联驱动电路的拓扑结构，其特征在于包括：

多个IGBT模块，各IGBT模块内具有第一IGBT单元和第二IGBT单元，第一IGBT单元的发射极与第二IGBT单元的集电极相连并构成接点，各IGBT模块上的所述接点通过第一铜排(a)相连并构成A相端，各IGBT模块内的第一IGBT单元的集电极通过第二铜排(b)相连并构成正极端，各IGBT模块内的第二IGBT单元的发射极构成负极端；

各IGBT模块中的IGBT单元的栅极、所述A相端、正极端和负极端与驱动电路相连，该驱动电路通过数据总线与CPU单元相连。

2、根据权利要求1所述的大功率IGBT并联驱动电路的拓扑结构，其特征在于：各IGBT模块等间距平行设置。

3、根据权利要求1或2所述的大功率IGBT并联驱动电路的拓扑结构，其特征在于：所述驱动电路与各IGBT模块的个数相等且一一对应相连。

4、权利要求3所述的大功率IGBT并联驱动电路的拓扑结构，其特征在于：所述第一铜排(a)和第二铜排(b)平行设置，其间设有用于固定各IGBT模块的第三铜排(d)。

5、权利要求3所述的大功率IGBT并联驱动电路的拓扑结构，其特征在于：各IGBT模块与所述数据总线相连的传输线路呈对称分布。

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