IGBT串联用的有源电压控制技术

作者：时间：2012-05-14来源：网络收藏

3 实验结果

基于多重闭环反馈有源电压控制技术的“IGBT智能有源驱动电路”如图5所示。此驱动电路可接受电驱动信号和光驱动信号，内置的FPGA（现场可编程门阵列）可根据驱动信号生成参考信号。通过VCE反馈、VGE反馈及dVCE/dt反馈控制 IGBT的开关过程，实现IGBT串联均压。

图5 AVC驱动电路

测试电路示意图如图6所示，为一个升压电路。串联后的IGBT充当开关器件，采用双脉冲触发方式。通过调节输入直流电压以及占空比，可以使串联的IGBT两端电压达到4000V以上，能满足多个IGBT串联的测试需要。图7是测试平台的照片。测试所用IGBT为英飞凌的FF800R17KF6C_B2，其额定电压为1700V，额定电流为800A。

图6 测试电路示意图

图7 测试平台照片

3.1单个IGBT测试结果

图8是有源电压控制下的单个IGBT关断和开通时的参考信号、VCE电压、IC电流以及VGE电压波形。

图8（a）中系统电压为500V，设定的IGBT箝位电压为1000V。从图中可以看出，IGBT的VCE电压跟随参考信号的效果很好，两者非常接近，数值相差100倍（由驱动电路设定）。因为箝位电压是1000V，所以图中没有电压箝位的现象。

图8（b）中系统电压为850V。在IGBT关断过程中，VCE电压出现过冲，但是被箝位在1000V，

随后进入稳态850V。在这个过冲的时候，可以看到VGE的电压保持在VGE(TH)之上，使得IGBT工作在有源区，从而保证电压不会超过设定的箝位电压。

图8（c）中系统电压仍为850V。从图中可以看出，在参考信号开始下降，即开通过程开始后不久，集电极-发射极电压VCE就开始跟随参考信号，此时IGBT工作在有源区，并逐渐进入开通状态。之后参考信号出现一个转折点，其dV/dt增大，目的是加快IGBT开通速度。VCE电压仍然试图跟随参考信号，但是由于参考信号的电压变化率过高，超出IGBT所能达到的最大值，因此IGBT的VCE电压无法紧密跟随参考信号，但是，还是以IGBT能达到的最大电压变化率下降。

图8 单个IGBT开通、关断波形：（a）关断波形

(VDC=500V)；（b）关断波形 (VDC=850V)；

（c）开通波形(VDC=850V)（黄：参考信号，红：VCE，绿：IC，蓝：VGE）

3.2 多个IGBT串联的测试结果

图9所示为有源电压控制下的两个IGBT串联的关断波形，其中红色和绿色为两个IGBT各自的集电极-发射极电压VCE，蓝色为串联IGBT的电流。图10所示为三个IGBT串联的关断波形，其中红色黄色和灰色分别为3个IGBT的VCE电压。可以看出，在关断阶段，IGBT的动态均压效果很好，电压差别很小。在关断过程结束后，由于IGBT的拖尾电流特性不同，使得VCE电压波形有分歧。这可以通过并联稳态均压电阻来解决，当IGBT彻底进入关断稳态后，其VCE电压将趋于一致[7]。