CN203775066U - 一种t型三电平三相逆变器驱动系统 - Google Patents

一种t型三电平三相逆变器驱动系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种T型三电平三相逆变器驱动系统，包括PWM变换器、隔离变压器、整流电路和驱动电路。一路直流输入电压连接至A相、B相和C相共三路推挽式直流PWM变换器，A相推挽式直流PWM变换器连接至A相高频隔离脉冲变压器一次侧，A相高频隔离脉冲变压器的三路二次侧分别连接至三路整流滤波电路，每路整流滤波电路输出正电平、零电平和负电平为驱动电路提供驱动电源，T型三电平三相逆变器每相桥臂的上管IGBT和下管IGBT各用一路驱动电源，中间两个IGBT功率开关管共用一路驱动电源，每路驱动电路驱动一个IGBT功率开关管。本实用新型涉及的一种T型三电平三相逆变器驱动系统具有结构简单、安全可靠、驱动能力强的优点。

Description

一种T型三电平三相逆变器驱动系统
技术领域
本实用新型涉及电力电子装置，特别是涉及一种T型三电平三相逆变器驱动系统。
背景技术
多电平逆变器较传统两电平逆变器具有功率器件承受电压应力小、输出波形谐波特性好、开关频率低和整机效率高等优点，适用于高压大容量功率变换场合。T型三电平拓扑结构在原理上与NPC三电平拓扑结构完全相同，但由于T型三电平每相桥臂比NPC三电平少了两个钳位二极管，因此具有功率损耗均匀、PWM调制灵活等优点，得到越来越广泛的工业应用。在现代电力电子电路中，IGBT以其驱动方便、高耐压、低导通电阻、高工作频率而得到广泛应用。IGBT驱动电路通常要求：能够向IGBT提供适当的导通和关断电压，根据系统具体要求选择栅极驱动电阻，当负载出现短路或者IGBT出现过流情况时，必须保证在允许时间内相对缓慢地降低栅极电压实现IGBT软关断。此外，为提高逆变器系统的安全可靠性，IGBT常采用隔离驱动及保护，并且需要为IGBT的栅极提供正负电源。
实用新型内容
为了克服现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种T型三电平三相逆变器驱动系统。
本实用新型所采用的技术方案是：一路直流输入电压连接至A相、B相和C相共三路推挽式直流PWM变换器，A相推挽式直流PWM变换器连接至A相高频隔离脉冲变压器一次侧，A相高频隔离脉冲变压器的三路二次侧分别连接至三路整流滤波电路，每路整流滤波电路输出正电平、零电平和负电平为驱动电路提供驱动电源，T型三电平三相逆变器每相桥臂的上管IGBT和下管IGBT各用一路驱动电源，中间两个IGBT功率开关管共用一路驱动电源，每路驱动电路驱动一个IGBT功率开关管。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：每相T型三电平逆变桥臂都由一组PWM变换器、隔离变压器、整流电路对驱动电路进行独立供电，三相驱动系统相互独立、安全可靠。每相T型三电平桥臂的四个IGBT功率开关管的四路驱动电路由三组正电平、零电平和负电平驱动电源供电，驱动系统结构简单、成本低。基于脉宽控制集成电路芯片的PWM变换器采用推挽式输出，光耦隔离驱动芯片输出信号通过互补推挽电路进行功率放大，驱动系统驱动能力强。
附图说明
图1为T型三电平三相逆变器拓扑结构示意图。
图2为T型三电平三相逆变器驱动系统示意图。
图3为T型三电平三相逆变器A相驱动电源示意图。
图4为T型三电平三相逆变器A相桥臂功率开关管Sa1的驱动电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
图1所示为T型三电平三相逆变器拓扑结构，以A相桥臂为例，包括上管Sa1、下管Sa4以及中间两个功率开关管Sa2和Sa3，共需四路驱动电路。中间两个功率开关管Sa2和Sa3采用共发射极连接，两路驱动电路可共用一路正电平、零电平及负电平驱动电源，上管Sa1和下管Sa4驱动电路各需要一路正电平、零电平及负电平驱动电源。
图2所示为T型三电平三相逆变器驱动系统，一路直流输入电压同时连接至A相、B相和C相推挽式直流PWM变换器，A相、B相和C相推挽式直流PWM变换器分别连接至A相、B相和C相高频隔离脉冲变压器一次侧，A相、B相和C相高频隔离脉冲变压器二次侧分别连接至A相、B相和C相整流电路，A相、B相和C相整流电路连接至A相、B相和C相驱动电路，构成T型三电平三相逆变器驱动系统。
图3所示为T型三电平三相逆变器A相驱动电源，PWM脉宽控制集成电路芯片的电源端VCC和地端GND连接至直流输入电压，PWM脉宽控制集成电路芯片的互补输出端OUTA和OUTB分别连接至推挽直流变换器MOSFET管Q1和Q2的栅极，PWM脉宽控制集成电路芯片的地端GND连接至MOSFET管Q1和Q2的源极，PWM脉宽控制集成电路芯片的电源端VCC连接至高频隔离变压器TR1的中间抽头，MOSFET管Q1和Q2的漏极分别连接至高频隔离变压器TR1的上端抽头和下端抽头。高频隔离变压器TR1二次侧的三路输出连接三路整流滤波电路，以A相Sa1整流电路为例，高频隔离变压器TR1二次侧的一路上端抽头连接至正电平整流二极管D1，高频隔离变压器TR1二次侧的一路下端抽头连接至负电平整流二极管D2，高频隔离变压器TR1二次侧的一路上端抽头和中间抽头之间连接正电平并联电容滤波支路C1及C2，高频隔离变压器TR1二次侧的一路中间抽头和下端抽头之间连接负电平并联电容滤波支路C3及C4，A相Sa1整流电路输出正电平、零电平和负电平三种电平为后级驱动电路提供驱动电源。
图4所示为T型三电平三相逆变器A相桥臂功率开关管Sa1的驱动电路，光耦隔离驱动芯片的脉宽调制信号输入端PWMIN、复位信号端RESET、故障信号端FUALT连接至微处理器，光耦隔离驱动芯片的正电源端VCC、地端GND和负电源端VEE分别连接至A相Sa1正电平、A相Sa1零电平和A相Sa1负电平，光耦隔离驱动芯片的故障监测端DESAT连接至过流检测电阻R1和快恢复反向耐压二极管D3、D4组成的串联电路。光耦隔离驱动芯片的故障监测端DESAT和地端GND之间连接瞬态干扰吸收电容C5，NPN型三极管T1和PNP型三极管T2组成互补推挽功率放大电路，NPN型三极管T1的发射极连接栅极导通电阻R3，PNP型三极管T2的发射极连接栅极关断电阻R4，R2和C6组成故障情况下驱动信号软关断电路，A相Sa1栅极和负电源端VEE之间连接钳位电阻R5和钳位双向稳压二极管D5、D6。
本实用新型不局限于上述具体实施方式，本领域的技术人员可以根据本实用新型公开的内容进行多种实施方式，如可应用于T型三电平单相拓扑结构/T型三电平三相拓扑结构、T型三电平逆变器/T型三电平整流器。因此，凡是属于本实用新型权利要求范围内的变化或改动，都属于本实用新型保护的范围。

Claims (4)

1.一种T型三电平三相逆变器驱动系统，其特征在于：包括PWM变换器、隔离变压器、整流电路和驱动电路，一路直流输入电压连接至A相、B相和C相共三路推挽式直流PWM变换器，A相推挽式直流PWM变换器连接至A相高频隔离脉冲变压器一次侧，A相高频隔离脉冲变压器的三路二次侧分别连接至三路整流滤波电路，每路整流滤波电路输出正电平、零电平和负电平为驱动电路提供驱动电源，T型三电平三相逆变器每相桥臂的上管IGBT和下管IGBT各用一路驱动电源，中间两个IGBT功率开关管共用一路驱动电源，每路驱动电路驱动一个IGBT功率开关管。 
2.根据权利要求1所述的一种T型三电平三相逆变器驱动系统，其特征在于：所述每相PWM变换器由PWM脉宽控制集成电路芯片及外围电路和推挽式直流变换器组成。 
3.根据权利要求1所述的一种T型三电平三相逆变器驱动系统，其特征在于：所述每相隔离变压器及整流滤波电路为每相T型三电平桥臂提供三路驱动电源，T型三电平桥臂上管IGBT和下管IGBT各用一路驱动电源，中间两个IGBT功率开关管共用一路驱动电源。 
4.根据权利要求1所述的一种T型三电平三相逆变器驱动系统，其特征在于：所述驱动电路由光耦隔离驱动芯片、驱动信号互补推挽功率放大电路、故障检测电路、驱动保护电路及软关断电路。 
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