周 野 王 旭 鲜 亮 杨 丹

（1. 东北大学信息科学与工程学院 沈阳 110819 2. 南洋理工大学能源研究院 新加坡 627590）

0 引言

随着电力电子应用高功率、高电压方向的发展，对半导体开关器件的耐压等级及可靠性的要求也随之升高。相比于碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等新兴宽禁带半导体器件，传统硅（Si）基IGBT在耐压等级、成本及技术成熟性等方面仍具有较大的优势，并仍广泛应用于高压直流输电、列车牵引变流器及大规模风力发电系统中[1-4]。然而，这些场合通常需要数百kV甚至上千kV的高电压[2]，单只IGBT无法满足承压需求，串联IGBT的应用成为解决该问题的一种选择，串联IGBT应用过程中各IGBT间电压平衡也成为近年来研究的热点。针对该问题，文献[5-15]给出了不同的解决方案，根据其作用方式的不同，主要分为以下三类：

（1）无源缓冲电路[5-8]。该方法主要通过在IGBT集射极或集栅极间并联无源器件以实现先关断器件过电压能量的吸收，进而实现保护及均压功能。该方法成本低、可靠性高。但缓冲电路自身的损耗限制了该方法在高频高效率场合的应用，即使采用文献[7-8]所述的带有能量反馈功能的缓冲电路结构，开关瞬态时间的延长所引起的IGBT自身损耗的增加仍不能被忽视。

（2）电容耦合驱动[9-11]。该方法仅采用单只驱动电路结合耦合电容便可实现串联器件整体通断控制。由于上部IGBT驱动电量来源于下部IGBT集电极电位变化所引起的耦合电容充放电，因而驱动时间差异不可避免，虽然通过适当的电容值选取可以削弱该时间差异的影响，但该驱动方式对串联器件数量及开关占空比仍有一定的限制[10]。……