中压传动系统电压不均原因采取方案

1、中压传动系统电压不均原因及采取方案【摘要】中压传动系统中，由于器件的串联及各自的门（栅） 极驱动器的稳态、动态特性不可能完全相同，所以它们在关断或切 换过程中所承受的电压就有所不同。本论文主要阐述了静态、动态 不均衡的原因，并提出了满足耐压要求所采取的相应措施，保护开 关器件、增加系统的可靠性。【关键词】静态均压动态均压 igbtgct中压变频调速传动控制系统简称中压传动系统。一般来讲，中 压传动大体功率等级为 0.440mw 电压等级为 2.313.8kv。但 其功率范围最大可延伸至100mw中压传动系统中当开关器件额定 电压小于实际要求时，可以用几个同型号器件相串联，以满足耐压 要求。理想

2、的串联希望各器件承受的电压相等，但由于串联的器件 及各自的门（栅）极驱动器的稳态、动态特性不可能完全相同，所 以它们在关断或切换过程中所承受的电压就有所不同。为保护开关 器件、增加系统的可靠性，器件串联的主要任务在于确保静态和动 态条件下实现器件均压。1、电压不均衡的主要原因静态电压不均衡主要是由串联开关器件的断态漏电流（ilk ）不 同而导致的，该漏电流又受器件结温和工作电压影响。动态电压不 均衡的原因可分为两类：一是器件开关特性不一致导致的不均衡； 二是门（栅）极驱动信号不一致和驱动电路参数的差异，将导致门 极驱动信号的延迟，从而极大地影响了器件集电极 -发射极电压的 均衡。关断时，先关断

3、的器件会产生很高的过电压，同理，开通时 滞后导通的器件也会承受较高的过电压。可见由于延迟时间不同所 导致的不均衡，足以导致串联器件的损坏。2、get 的电压均衡采取措施2、1 静态电压均衡的措施图 1（ a）给出了一种静态电压均衡的常用方法，其中每个开关 器件由一个并联电阻 rp 进行均压保护。rp 的阻值可由下述经验公 式计算得到rp vt iik （ 1-1）式中，为串联器件间允许的最大电压差； iik 为断态漏电流的 误差容限。对于非对称型和对称型 get，公式（1-1 ）均成立，rp 的阻值一 般在20100k3之间。（a）静态电压均衡（b）动态电压均衡图 1 器件串联时的电压无源均衡

4、技术2、动态电压均衡对于动态电压均衡，需要考虑 get 运行的三种模式：（1） 开通瞬态过程；（2） 门（栅）极换相的关断瞬态过程；（3） 自然换相的关断瞬态过程（只针对对称型 get ）。用于电压源型变频器中的非对称型 get 和反向导通型 get ,其工 作过程中存在前两种模式。而用于电流型变频器中的对称型get , 则存在上述所有三个模式。为了确保动态过程中的电压均匀分配， 可以采用以下技术：（1） 采用相同批次生产的器件，以减小导通延迟时间（ tdon）、get 存储时间（厶 ts ）、反向恢复电荷（ trr ）;（2） 实测器件的开关特性并匹配使用，以减小导通延迟时间（tdon ）、

5、get 存储时间（厶 ts ）、反向恢复电荷（ trr ）;（3） 器件采用相同的散热条件，以减小结温（ tj ）;（4） 设计对称的门极驱动电路，以减小门（栅）极驱动电路导 通延迟时间（ tgdon、和门（栅）极驱动电路关断延迟时间（ tgdoff ） ；（5） 使门极驱动电路尽可能对称分布，以减小线路电感量的差别。采用上述技术有助于减小器件开关瞬态过程中的电压不均衡， 但是并不能确保得到满意的结果。为了保护串联开关器件，经常采 到 re 吸收电路，如图 1 （b）。为了尽量减小 get 电压均衡中的延迟时间不一致带来的影响， 应合理选择吸收电容 es 的大小。由于 get 的导通延迟时间 tdon 通 常双判断时的存储时间 ts 短得多，因此优先考虑关断时技术要求。 es 的对数值可以由下述经验公式求得：es= tdelayitma