一种基于饱和电抗器的快恢复二极管小电流振荡抑制方法

技术领域

本发明属于电力电子器件领域，特别涉及一种基于饱和电抗器的快恢复二极管小电流振荡抑制方法。

背景技术

快恢复二极管在低电流密度通流状态下，以较高di/dt进入阻断态时，反向恢复拖尾电流衰减过快，进而产生严重振荡(简称为低电流振荡)，从而引起器件损坏。此外，在柔性输电领域所采用的集成门极换流晶闸管(IGCT)模块(例如半桥模块、全桥模块、二极管箝位三电平模块)中，由于IGCT器件开通过程为正反馈，开通速度很快，因而通常需设置模块换流电抗器以限制IGCT器件在投切过程中的di/dt。

在高压大容量场合，当在IGCT模块中应用大尺寸快恢复二极管时，前述振荡现象格外严重，需要采用很大感值的模块换流电抗器将di/dt限制在很低水平以保证器件安全。然而，阳极电抗储存的能量与其感值成正比，大感值电抗所存储的能量更多，使得箝位电路的动作损耗升高，模块效率降低。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种基于饱和电抗器的快恢复二极管小电流振荡抑制方法。

本发明的基于饱和电抗器的快恢复二极管小电流振荡抑制方法，采用带磁芯的饱和电抗器构造半导体器件功率模块，

所述带磁芯的饱和电抗器通过如下步骤获得：

A、对于所述半导体器件功率模块，以空芯可调电抗作为换流电抗器，调节所述空芯可调电抗的电抗值为在发生一开关行为时不使所述半导体器件功率模块换流时损坏的第一预期值；

B、反复增大所述空芯可调电抗的感值，直到任何电流下开关行为都不会导致低电流振荡，确认此时所述空芯可调电抗的感值L；

C、基于所述步骤B中得到的感值L，确定所述带磁芯的饱和电抗器不饱和时的感值，以设计所述带磁芯的饱和电抗器。

进一步，

在所述步骤A中，在所述半导体器件功率模块的最高工作电压下，调节空芯可调电抗的电抗值为在发生一开关行为时不使所述半导体器件功率模块换流时损坏的第一预期值。

进一步，

在所述步骤A中，通过脉冲试验得到所述半导体器件功率模块的引起低电流振荡现象的最大电流I

进一步，

在所述步骤B中，反复增大所述空芯可调电抗的感值，并进行脉冲试验，以确认此时所述空芯可调电抗的感值L。

进一步，

在所述步骤C中，在所述最大电流I

进一步，

在所述最大电流I

进一步，

所述预期裕量为所述最大电流I

进一步，

设计所述带磁芯的饱和电抗器时，令所述带磁芯的饱和电抗器不饱和时的感值高于所述感值L。

进一步，

所述半导体器件功率模块为IGCT模块。

进一步，

所述最大电流I

本发明的基于饱和电抗器的快恢复二极管小电流振荡抑制方法所实现的IGCT模块体积小，实现同样的电感感值，带磁芯的饱和电抗器体积远小于空芯电抗器，从而有助于模块小型化；振荡抑制效果好，低电流下将di/dt抑制在很低水平，从而有效避免振荡现象，延长器件和模块寿命，提高运行稳定性；效率高，饱和电抗器实现同样感值所需匝数更少，从而降低电抗器通流时的铜损，大电流下电抗器磁芯饱和，呈现低感值，存储能量少，从而降低箝位电路的动作损耗。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明实施例的采用本发明的IGCT模块结构示意图；

图2示出了根据本发明实施例的获得带磁芯的饱和电抗器的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1所示为采用本方法的IGCT模块结构示意图，图1中，IGCT模块包括第一电容C

在本发明的基于饱和电抗器的快恢复二极管小电流振荡抑制方法中，采用带磁芯的饱和电抗器来构造上述IGCT模块中的电抗器L

(1)、对于所述IGCT模块，以空芯可调电抗作为换流电抗器，在所述IGCT模块的最高工作电压下，调节空芯可调电抗的电抗值为在发生一开关行为时不使所述IGCT模块换流时损坏的第一预期值，其中，通过脉冲试验测量得到所述IGCT模块中的快恢复二极管(即图1中二极管D

(2)、反复增大所述空芯可调电抗的感值，并进行脉冲试验，直到任何电流下的开关行为都不会导致所述IGCT模块中的快恢复二极管产生低电流振荡，确认此时所述空芯可调电抗的感值L；

(3)、在所述最大电流I

(4)、将在步骤(3)中所设计的所述带磁芯的饱和电抗器作为模块换流电抗器，并以脉冲试验或连续运行试验的方式，验证在最高模块工作电压下是否任何电流值的开关行为都不会引起可能影响IGCT模块运行的低电流振荡。

本发明的基于饱和电抗器的快恢复二极管小电流振荡抑制方法采用带磁芯的饱和电抗器作为IGCT模块中的换流电抗器。饱和电抗器在低电流下呈现高感值，在低电流下开关时，能将di/dt抑制在很低水平，从而有效避免低电流振荡现象，延长模块使用寿命，提高运行稳定性。高电流下，饱和电抗器呈现低感值，所储存的能量少，从而降低箝位电路损耗。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。