MMC换流站IGBT驱动与保护电路创新设计

"本文主要介绍了在MMC换流站中针对IGBT驱动模块的问题，提出了一种新的设计方法，将开关电源和驱动电路集成在一起，并详细设计了电压反馈电路、过载保护电路、光耦隔离电路以及过流检测与保护电路，以提高系统的可靠性和满足模块化多电平换流站的需求。" 在MMC换流站中，IGBT（绝缘栅双极型晶体管）是关键组件，用于控制电流并实现能量转换。常见的IGBT驱动模块存在多种问题，如外围电路复杂、需要额外的多路稳压电源、保护功能不完善以及可靠性较低。为了解决这些问题，设计者创新性地将开关电源与驱动电路集成在同一电路板上，减少了空间需求，提高了系统集成度。 驱动开关电源的设计是整个系统的基础，它需要将220V交流电转换为不同电压等级的直流电源，以供IGBT驱动和其他电路使用。设计中要求电源结构紧凑、可靠性高，并具备保护电路以应对输入电压的变化。 电压反馈电路是保证电源稳定性的关键部分。当输入电压上升时，通过反馈网络调整输出电压，确保电源输出保持恒定。这种反馈机制基于比较器原理，通过调整PWM脉冲的占空比来控制MOSFET管的导通时间，从而调节变压器的输出电压。 过载保护电路是防止系统过载的重要环节。在文中，过载保护是通过UC3842芯片实现的，当负载超过设定阈值时，会自动调整脉冲宽度，限制输出电流，防止设备损坏。 光耦隔离电路则用于在驱动电路和主控制系统之间提供电气隔离，以增强系统的安全性。它能传递控制信号，同时避免地线环路可能导致的干扰。 过流检测与保护电路是确保IGBT安全运行的另一关键部分。当检测到IGBT电流超过设定阈值时，该电路会快速响应，切断驱动信号，保护IGBT免受过流损害。 实验结果显示，这种集成化设计能够满足模块化多电平换流站对IGBT驱动的严格要求，对类似应用具有很高的实用价值。因此，这种优化的驱动及保护电路设计对于提高MMC换流站的效率和可靠性具有重要意义，对于风能发电、高压直流输电等领域的工程实践提供了有力的技术支持。