串联IGBT的一种复合均压方法

同向前 宁大龙 夏 伟 申 明

（西安理工大学自动化与信息工程学院 西安 710048）

1 引言

随着电力电子技术在电力系统中的广泛应用，现代电力电子装置正朝着高电压、高功率、高频率和高电能质量的方向发展。然而，电力电子器件的电压水平远远不能满足高压电力电子装置的要求，从而促使人们不断研究新型电路拓扑，如多电平结构、模块电路级联结构、IGBT器件直接串联结构等。IGBT器件直接串联组成高压IGBT串联组件，配合典型的两电平和三电平电路结构，是实现一切高压电力电子装置的简单而有效的途径。

IGBT器件直接串联的主要技术难点在于各个器件之间的均压问题。由于驱动信号的差异、IGBT器件的特性差异和应用电路的杂散参数，IGBT串联组件中各个 IGBT器件的集射极电压往往不均，尤其是开关过程中的动态电压不均，导致 IGBT器件因过压而损坏。RCD无源吸收电路是常用的被动型均压电路[1]，结构简单、成本低，在门极驱动信号同步的条件下，具有较好的均压效果，但是当门极信号存在较大差异时，均压效果很差[2]。基于IGBT的门极控制特性，门极电压钳位电路[3,4]、门极有源电压控制[5,6]、门极RCD有源控制[7,8]等多种主动型均压方法得以提出和研究。门极电压钳位常作为过压保护措施集成于门极驱动电路中，门极有源电压控制结构复杂，门极RCD有源控制的电阻功耗较大。

Kiyoaki Sasagawa等人提出了一种基于门极平衡核的串联IGBT均压方案[9,10]，主要用于解决由于门极驱动信号差异而引起的电压不均问题，仿真和实验结果表明了该方案的优越性。……