基于驱动信号同步的串联IGBT动态均压方法

李杨，李博，罗洋（.重庆市电力公司江北供电局，重庆 4047;.英国纽卡斯尔大学;.重庆大学 电气工程学院，重庆 400044）

0 引言

绝缘栅双极晶体管IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）综合了GTR和MOSFET的优点，具有通流能力强、开关速度快、输入阻抗高、热稳定性好和驱动简单的优点，作为半导体电力开关具有明显的优势［1］。目前，IGBT的耐压等级达到几十千伏［2］，但因其价格昂贵，限制了单个IGBT在大功率高电压场合的广泛应用。文献［3］将耐压等级低的多个IGBT串联使用，不仅提高了功率变换器的电压等级，降低了成本，而且减小了开关损耗。

然而，在IGBT串联使用中存在的主要问题是驱动信号不同步引起串入的IGBT集射极电压不均衡问题，严重时会造成某个器件上出现过电压而损坏。为了保证IGBT在开关状态改变的瞬态和其进入稳定工作状态后合理的电压均衡，学者提出大量的静态和动态电压均衡措施。静态电压均衡可以通过每个器件两端并联一个均压电阻来实现［4］。而动态电压均衡是IGBT串联均压技术研究的难点。为此，国内外提出了很多动态均压电路:无源缓冲电路［4］、端电压钳位电路［5］、栅极电压控制［6］、栅极电流控制［7］和栅极驱动信号延时调整［8］。

文献［8］提出使用同步变压器将驱动同步的方法具有良好的均压效果，并且没有影响IGBT的快速性。但由于同步变压器的设计的局限性，很难使得驱动信号完全同步，出现了一定的电压不均衡现象，随着器件承受电压的增加，电压不均衡加剧，严重时同样会造成器件因过电压而损坏。……