IGBT动态均压的目的是在IGBT开通和关断状态下，确保IGBT串联组单元的动态电压均衡。本文对于IGBT动态电压不均衡的问题是通过瞬态电压抑制器，即TVS（Transient Voltage Suppressor），型号为1.5KE200CA解决的。实际应用中，将5个该型号的TVS串联起来，并联在IGBT串联组单元两端来保证动态电压的均衡。加载均压措施后的IGBT串联单元结构如图4所示[3]。

图4 加载均压措施后的IGBT串联单元结构图

    5、IGBT的同步驱动和高压隔离

    高压脉冲发生电路中IGBT是串联应用，所以对IGBT串联组各单元触发信号的同步性，准确性有着较高的要求。同时高压逆变电路与控制电路的电压级别相差很大，各个IGBT单元都处于高电位，所以主电路与控制电路之间以及各个IGBT驱动电路之间必须采取相应的隔离措施。

    为了实现控制电路和主电路之间的电隔离，使用光纤连接器来实现驱动控制信号的传递。整个光纤连接系统主要由光发射端、光接收端、光驱动器和光纤4部分组成。其工作原理与光耦基本一致。即光发送器中的发光二极管发出的PWM光信号进入光纤，沿着光纤到光接受端，然后由检测器将光信号转换为数字输出信号，从而完成信号的传输过程。现在市场上的光纤收发器产品以安捷伦(Agilent)公司的较多。通过比较，决定选用型号为HFBR-2524、HFBR-1524的光纤收发器，其1MBd的信号传输率足以满足传递PWM信号的需要[6]。控制与光纤连接电路原理图如图5所示：

图5 控制电路与光纤连接电路原理图

    针对IGBT的驱动，国外许多公司都设计制造了专用的IC芯片。通过以上对于IGBT驱动的分析，最终选择三菱公司的专用芯片M57962L作为IGBT驱动芯片。M57962L驱动器能够通过检测IGBT的饱和管压降来确定IGBT是否处于过压状态来保护IGBT。该器件共有14根引脚，其中2、3、7、9、10、11、12脚为空脚。驱动电路如图6所示[3]。

图6 IGBT驱动电路原理图

                    (a)

                     (b)
图7  (a) 输出脉冲电压波形图,
(b)输出脉冲电压前沿波形图

    输出脉冲前沿波形图如图7(b)所示，从图中可以看出，脉冲电压在50.10μs时从0V开始上升，到50.25μs前上升到5kv。上升时间为150ns左右。

    6、结论

    输出脉冲电压波形如图7（a）所示，脉冲电压幅值为±5kV，频率为10kHz，占空比约为40%。本文设计的高压陡前沿脉冲发生器经实验证明，输出脉冲幅度为±5kV，频率为1kHz至10kHz可调，脉冲前沿为150ns，达到设计要求。同时IGBT串联均压问题得到基本解决，驱动信号同步性得到改善。本脉冲发生器结构简单，造价较低廉，使用简单。但在运行的可靠性，以及IGBT的驱动信号同步性上应在未来的研究和实验中进一步探索。