柔性直流輸電用絕緣柵雙極晶體管(IGBT)驅(qū)動器技術(shù)規(guī)范

ICS29.200

CCSK46

中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)

GB/TXXXXX—XXXX

`

柔性直流輸電用絕緣柵雙極晶體管(IGBT)

驅(qū)動器技術(shù)規(guī)范

TechnicalspecificationforinsulatedgatebipolartransistordriverofHigh-voltage

directcurrentpowertransmissionusingvoltagesourcedconverters

(點擊此處添加與國際標(biāo)準(zhǔn)一致性程度的標(biāo)識)

（征求意見稿）

（本草案完成時間：2022-7-6）

在提交反饋意見時，請將您知道的相關(guān)專利連同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實施

GB/TXXXXX—XXXX

柔性直流輸電用絕緣柵雙極晶體管(IGBT)驅(qū)動器技術(shù)規(guī)范

1范圍

本文件規(guī)定了柔性直流輸電用絕緣柵雙極晶體管驅(qū)動器的使用條件、總體要求、主要參數(shù)、技術(shù)要

求、試驗、包裝、標(biāo)志、運輸和貯存等。

本文件適用于±800kV及以下采用模塊化多電平換流器的柔性直流輸電用IGBT驅(qū)動器。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T191包裝儲運圖示標(biāo)志

GB/T4798.2電工電子產(chǎn)品應(yīng)用環(huán)境條件第2部分：運輸

GB/T13384機(jī)電產(chǎn)品包裝通用技術(shù)條件

GB/T14598.27度量繼電器和保護(hù)裝置第27部分：產(chǎn)品安全要求

GB/T16935.1低壓系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的絕緣配合第1部分：原理、要求和試驗

GB/T17626.2—2018電磁兼容試驗和測量技術(shù)靜電放電抗擾度試驗

GB/T17626.3—2016電磁兼容試驗和測量技術(shù)射頻電磁場輻射抗擾度試驗

GB/T17626.4—2018電磁兼容試驗和測量技術(shù)電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗

GB/T17626.5—2019電磁兼容試驗和測量技術(shù)浪涌（沖擊）抗擾度試驗

GB/T17626.6—2019電磁兼容試驗和測量技術(shù)射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度

GB/T17626.8—2006電磁兼容試驗和測量技術(shù)工頻磁場抗擾度試驗

GB/T17626.9—2011電磁兼容試驗和測量技術(shù)脈沖磁場抗擾度試驗

GB/T17626.10—2017電磁兼容試驗和測量技術(shù)阻尼振蕩磁場抗擾度試驗

GB/T17626.12—2013電磁兼容試驗和測量技術(shù)振鈴波抗擾度試驗

GB/T17626.18—2016電磁兼容試驗和測量技術(shù)阻尼振蕩波抗擾度試驗

GB/T2423.1—2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗A:低溫

GB/T2423.2—2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗B:高溫

GB/T2423.4—2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Db:交變濕熱

GB/T2423.7—2018電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分:試驗方法試驗Ec:粗率操作造成的沖擊

GB/T2423.10—2019電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Fc和導(dǎo)則：振動（正弦）

GB/T2423.16—2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分:試驗方法試驗J及導(dǎo)則：長霉

GB/T2423.17—2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Ka：鹽霧

GB/T2423.22—2012電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗N：溫度變化

GB/T29332—2012半導(dǎo)體器件分立器件第9部分：絕緣柵雙極晶體管（IGBT）

GB/T33348—2016高壓直流輸電用電壓源換流器閥電氣試驗

GB/T34118—2017高壓直流系統(tǒng)用電壓源換流器術(shù)語

1

GB/TXXXXX—XXXX

驅(qū)動器柵極控制IGBT開通關(guān)斷過程中，輸出的柵極電流尖峰值。

3.8

子模塊最大工作電壓maximumoperatingvoltageofsubmodule

換流閥正常運行過程中，子模塊發(fā)生過電壓保護(hù)動作前，子模塊電容器所承受的最大電壓。

4使用條件

4.1正常使用條件

IGBT驅(qū)動器正常使用條件應(yīng)滿足換流閥閥廳環(huán)境要求，具體使用條件如下：

——使用海拔不高于2000m，超出時應(yīng)根據(jù)GB/T311.1進(jìn)行修正；

——正常運行溫度范圍為10℃～65℃；

——正常運行相對濕度范圍為≤60%；

——氣壓保持微正壓，約為5Pa～10Pa；

——防腐蝕（海上平臺）：滿足ISO12944-2:2007規(guī)定的C4級；

——霉菌（海上平臺）：滿足GB/T2423.16—2008規(guī)定的嚴(yán)酷等級1，長霉程度等級不大于2a

級。

4.2特殊使用條件

在不符合4.1的規(guī)定時，由制造商和用戶協(xié)商確定。

5總體要求

IGBT驅(qū)動器應(yīng)滿足柔性直流換流閥工程應(yīng)用的要求，能夠協(xié)調(diào)優(yōu)化IGBT的動態(tài)開關(guān)特性，實現(xiàn)對

IGBT的安全保護(hù)，確保在換流閥各種運行工況下都應(yīng)正確工作。

IGBT驅(qū)動器選用元器件應(yīng)滿足功率裕度要求,降額使用宜按照GJB/Z35-93的規(guī)定執(zhí)行，以達(dá)到延

緩元器件參數(shù)退化，提高使用可靠性的目的。

IGBT驅(qū)動器應(yīng)能承受換流閥各種工況下的電氣應(yīng)力，且對IGBT的控制、保護(hù)功能可靠正確。

IGBT驅(qū)動器應(yīng)能夠耐受換流閥運行環(huán)境中各類型的電磁騷擾，控制、保護(hù)和通信等功能不受影響，

不會發(fā)生錯誤動作。

IGBT驅(qū)動器檢測到故障或自身發(fā)生故障情況下，應(yīng)能可靠閉鎖IGBT，正確報告故障信息，不影響

換流閥整體正常運行。

IGBT驅(qū)動器應(yīng)保持足夠的機(jī)械應(yīng)力強(qiáng)度，安裝過程中不應(yīng)發(fā)生機(jī)械性損壞，若IGBT驅(qū)動器放置于

機(jī)箱或者金屬殼中，應(yīng)保證具備良好的散熱條件。

6主要參數(shù)

6.1.1供電電源電壓

IGBT驅(qū)動器的供電電源電壓宜從下列值中選取：

15V、24V。

6.1.2額定電壓值

3

GB/TXXXXX—XXXX

——關(guān)斷過程中，驅(qū)動器柵極應(yīng)為負(fù)電壓，關(guān)鍵關(guān)斷特性參數(shù)（關(guān)斷延時、關(guān)斷時間、關(guān)斷過電

壓和關(guān)斷損耗等）應(yīng)滿足柔性直流輸電換流閥IGBT關(guān)斷性能的整體控制要求，保證IGBT關(guān)

斷可靠；

——應(yīng)設(shè)置合理的柵極開通/關(guān)斷電阻，限制IGBT開通過程中的di/dt和關(guān)斷過程的dv/dt超過器件

手冊要求。

7.1.2電源隔離

IGBT驅(qū)動器電源輸入端與輸出端之間應(yīng)設(shè)置電氣隔離單元，推薦采用變壓器隔離。

7.1.3信號隔離

IGBT驅(qū)動器信號輸入和輸出之間應(yīng)設(shè)置電氣隔離單元。推薦采用光隔離、磁隔離或電容隔離方式。

7.1.4輸入信號濾波（如有）

為防止高頻干擾信號引起的IGBT驅(qū)動器頻繁發(fā)生故障，驅(qū)動器應(yīng)能夠濾除高頻干擾信號。高頻干

擾信號脈沖頻率不小于1MHz。

7.1.5故障軟關(guān)斷

當(dāng)IGBT驅(qū)動器檢測到過流故障、短路故障或存在特定軟關(guān)斷需求時，應(yīng)通過軟關(guān)斷的方式降低關(guān)

斷過電壓、關(guān)斷電壓變化率和電流變化率等，確保關(guān)斷時刻IGBT器件不會損壞。

7.1.6故障保持和清除

當(dāng)IGBT驅(qū)動器檢測到故障時，驅(qū)動器向上一級控制器上傳故障信息，并在收到狀態(tài)報告前保存該

故障狀態(tài)，直到上一級控制器下發(fā)故障清除命令或驅(qū)動器掉電。

7.1.7過流保護(hù)（如有）

IGBT觸發(fā)開通后，驅(qū)動器檢測IGBT器件集射極電壓，當(dāng)監(jiān)測電壓值超過過流保護(hù)閾值電壓時，應(yīng)

可靠封鎖IGBT柵極驅(qū)動信號，關(guān)斷IGBT，報告故障信息。

依據(jù)IGBT手冊過電流耐受及柔性直流工程實踐，IGBT驅(qū)動器的過流保護(hù)值宜設(shè)定為IGBT最高允許

運行溫度下，額定電流的2倍。

7.1.8退飽和短路保護(hù)

IGBT觸發(fā)開通后，驅(qū)動器檢測IGBT器件集射極電壓，當(dāng)監(jiān)測電壓超過短路保護(hù)閾值電壓時，應(yīng)可

靠封鎖IGBT柵極驅(qū)動信號，關(guān)斷IGBT，報告故障信息。

IGBT退飽和短路識別、故障處理以及IGBT關(guān)斷應(yīng)在IGBT器件最大短路耐受時間內(nèi)完成。

7.1.9di/dt短路保護(hù)（如有）

IGBT開通過程中，電流上升率很大，驅(qū)動器通過判定發(fā)射極回路上的雜散電感電壓，快速的實現(xiàn)

短路保護(hù)，應(yīng)可靠封鎖IGBT柵極驅(qū)動信號，關(guān)斷IGBT，報告故障信息。

IGBT驅(qū)動器的di/dt短路判定、故障處理以及IGBT關(guān)斷時間應(yīng)在IGBT器件最大短路耐受時間內(nèi)完成。

7.1.10欠壓保護(hù)

IGBT驅(qū)動器檢測供電電源隔離變壓器輸出電壓（柵極輸出電壓），當(dāng)被檢測電壓低于保護(hù)設(shè)定值

時，驅(qū)動器能夠及時閉鎖IGBT器件，并報告故障信息。

5

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IGBT驅(qū)動器是換流閥的重要組成部件，長期處于換流閥工作所產(chǎn)生的電場和磁場范圍之內(nèi)（電磁

場強(qiáng)度分析見附錄C），但是IGBT驅(qū)動應(yīng)不受干擾，能夠可靠控制和保護(hù)IGBT安全運行，其電磁兼容

能力應(yīng)達(dá)到柔性直流輸電換流閥設(shè)計要求的級別。

8試驗

8.1型式試驗

8.1.1型式試驗項目

IGBT驅(qū)動器的型式試驗項目見表1。

表1IGBT驅(qū)動器型式試驗項目

序號試驗項目對應(yīng)條款

1功耗測量8.1.2.4

2柵極輸出電壓測試8.1.2.5

3開拓關(guān)斷測試8.1.2.6

4隔離耐壓測試8.1.2.7

5輸入信號濾波功能測試8.1.2.8

6故障軟關(guān)斷功能測試8.1.2.9

7故障保持和清除功能測試8.1.2.10

8過流保護(hù)試驗8.1.2.11

電氣功能試驗

9退飽和短路保護(hù)試驗8.1.2.12

10di/dt短路保護(hù)試驗8.1.2.13

11欠壓保護(hù)試驗8.1.2.14

12過溫保護(hù)試驗8.1.2.15

13脈沖頻率超限保護(hù)試驗8.1.2.16

14有源鉗位保護(hù)試驗8.1.2.17

15接收通信異常保護(hù)試驗8.1.2.18

16光強(qiáng)度測試8.1.2.19

17高溫試驗8.1.3.1

18低溫試驗8.1.3.2

19溫度變化試驗8.1.3.3

20交變濕熱試驗8.1.3.4

21環(huán)境試驗振動試驗8.1.3.5

22自由跌落試驗8.1.3.6

23鹽霧試驗8.1.3.7

24長霉試驗8.1.3.8

25壽命老化試驗8.1.3.9

26靜電放電抗擾度試驗8.1.4.1

27射頻電磁場輻射抗擾度試驗8.1.4.2

電磁兼容試驗

28電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗8.1.4.3

29浪涌（沖擊）抗擾度試驗8.1.4.4

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圖1IGBT開通關(guān)斷特性測試接線示意圖

具體試驗方法如下：

a)隔離開關(guān)合閘，直流電源對母線電容器充電至試驗電壓；

b)隔離開關(guān)分閘，T2的驅(qū)動器2柵極輸出雙脈沖信號，實現(xiàn)T2的開通和關(guān)斷控制，示波器記錄

T2開通關(guān)斷和D1反向恢復(fù)的波形，并測量動態(tài)參數(shù)。

c)試驗結(jié)束后，合閘放電開關(guān)，對母線電容器進(jìn)行放電。

試驗中需要測量開通關(guān)斷過程中的特性參數(shù)，所有特性參數(shù)應(yīng)適合所選用的IGBT器件型號，并滿

足用戶需求和手冊規(guī)定，不應(yīng)發(fā)生電壓或電流過沖損壞器件。其中開通關(guān)斷過程中的特性參數(shù)見表2所

示。

表2開通關(guān)斷特性參數(shù)

項目特性參數(shù)

開通延時

上升時間

開通時間

開通特性

開通損耗

電流變化率

電流過沖峰值

關(guān)斷延時

下降時間

關(guān)斷時間

關(guān)斷特性

關(guān)斷損耗

關(guān)斷電壓變化率

關(guān)斷電壓過沖峰值

反向恢復(fù)電流

反向恢復(fù)電流變化率

二極管反向恢復(fù)特性

反向恢復(fù)損耗

反向恢復(fù)功率

9

GB/TXXXXX—XXXX

8.1.2.12退飽和短路保護(hù)試驗

試驗接線如圖1所示，但負(fù)載電抗應(yīng)更換為短接線，具體試驗方法如下：

a)隔離開關(guān)合閘，直流電源對母線電容器充電至試驗電壓；

b)隔離開關(guān)分閘，T2的驅(qū)動器2柵極輸出單脈沖信號，控制T2開通和關(guān)斷，示波器記錄T2集

電極電壓、集電極電流及柵極電壓。

c)試驗結(jié)束后，合閘放電開關(guān)，對母線電容器進(jìn)行放電。

當(dāng)短路電流超過IGBT器件手冊規(guī)定的短路電流值，且持續(xù)時間達(dá)到規(guī)定的短路判定時間，驅(qū)動器

應(yīng)安全關(guān)斷IGBT器件,IGBT無損壞，且退飽和短路故障報告信號正確。

故障報告信號由廠商和用戶協(xié)商確定，脈沖寬度偏差≤100ns。

8.1.2.13di/dt短路保護(hù)試驗

試驗接線如圖1所示，但負(fù)載電抗應(yīng)更換為短接線，具體試驗方法如下：

a)隔離開關(guān)合閘，直流電源對母線電容器充電至試驗電壓；

b)隔離開關(guān)分閘，T2的驅(qū)動器2柵極輸出單脈沖信號，控制T2開通和關(guān)斷，示波器記錄T2集

電極電壓、集電極電流及柵極電壓。

c)試驗結(jié)束后，合閘放電開關(guān)，對母線電容器進(jìn)行放電。

當(dāng)開通過程中di/dt超過設(shè)定的電流變化率保護(hù)值，且持續(xù)時間達(dá)到規(guī)定的判定時間，驅(qū)動器應(yīng)安全

關(guān)斷IGBT器件，IGBT無損壞，且di/dt短路故障報告信號正確。

故障報告信號由廠商和用戶協(xié)商確定，脈沖寬度偏差≤100ns。

8.1.2.14欠壓保護(hù)試驗

驅(qū)動器采用直流可調(diào)節(jié)電源供電，保持IGBT驅(qū)動器處于持續(xù)開通狀態(tài)，然后向下調(diào)節(jié)直流電源供

電電壓，并示波器監(jiān)測驅(qū)動器隔離變壓器輸出電壓和柵極輸出電壓。

當(dāng)隔離變壓器輸出電壓低于設(shè)定的保護(hù)值時（推薦值見7.1.10），驅(qū)動器關(guān)斷IGBT，并正確報告故

障信息。故障報告信號由廠商和用戶協(xié)商確定，脈沖寬度偏差≤100ns。

8.1.2.15過溫保護(hù)試驗

驅(qū)動器在供電條件下，分別在開通狀態(tài)和關(guān)斷狀態(tài)下，短接驅(qū)動器上IGBT溫度監(jiān)測端口，制造過

溫故障，驅(qū)動器應(yīng)產(chǎn)生過溫告警信號，并正確報告，如需關(guān)斷IGBT，應(yīng)可靠關(guān)斷。

8.1.2.16觸發(fā)頻率超限保護(hù)試驗

驅(qū)動器處于正常關(guān)斷狀態(tài)，信號發(fā)生器給驅(qū)動器提供雙脈沖進(jìn)行觸發(fā)動作，逐漸調(diào)節(jié)兩個脈沖間隔

寬度，示波器監(jiān)測驅(qū)動器柵極輸出電壓波形。

當(dāng)脈沖間隔寬度低于保護(hù)設(shè)定值時（推薦值見7.1.12），驅(qū)動器僅響應(yīng)第一個觸發(fā)脈沖，柵極輸出

正確的開通波形；第二個觸發(fā)脈沖不響應(yīng)，保持關(guān)斷狀態(tài)。

當(dāng)脈沖間隔寬度高于設(shè)定保護(hù)值時，驅(qū)動器能夠正確響應(yīng)兩個觸發(fā)脈沖。

8.1.2.17有源鉗位保護(hù)試驗

試驗接線如圖1所示，具體試驗方法如下：

a)隔離開關(guān)合閘，直流電源對母線電容器充電至試驗電壓；

b)隔離開關(guān)分閘，T2的驅(qū)動器2柵極輸出單脈沖信號，控制T2開通和關(guān)斷，示波器記錄T2集

電極電壓、集電極電流及柵極電壓。

11

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c)工作環(huán)境溫度-5℃～+70℃，高低溫極限下各停留30min，加電，循環(huán)10次，高低溫極限溫

度是應(yīng)進(jìn)行通信、誤碼等基本功能測試。

8.1.3.4交變濕熱試驗

按照GB/T2423.4—2008中7.3規(guī)定的試驗程序執(zhí)行。試驗條件如下：

a)溫度變化范圍25℃～60℃；

b)相對濕度95%±5%，試驗最后階段允許濕度降低至90%；

c)高溫度維持12h，低溫度維持12h，每24h一個循環(huán)，共進(jìn)行10個循環(huán)；

d)試驗結(jié)束后，常溫環(huán)境下恢復(fù)2h，電氣動能測試應(yīng)正常。

8.1.3.5振動試驗

按照GB/T2423.10—2019中8.2規(guī)定的試驗程序執(zhí)行。試驗條件如下：

a)頻率范圍5Hz～150Hz，加速度2g；

b)X/Y/Z每個方向進(jìn)行2h；

c)試驗結(jié)束后需要進(jìn)行電性能測試，要求驅(qū)動器功能正常。

8.1.3.6自由跌落試驗（適用時）

按照GB/T2423.7—2018中5.2規(guī)定的自由跌落方法1執(zhí)行。試品預(yù)先在安裝盒之內(nèi)，跌落高度1m，

規(guī)定的姿態(tài)下跌落2次。

要求驅(qū)動器外觀應(yīng)無嚴(yán)重?fù)p傷，各項功能正常。

8.1.3.7鹽霧試驗

鹽霧試驗分為海基和海上平臺兩種情形：

a)海基（海邊）

按照GB/T2423.17—2008中第6章規(guī)定的試驗條件執(zhí)行，并作如下補(bǔ)充：

——鹽霧濃度（5±1）%，溫度（35±2）℃，

——暴露環(huán)境中，霧化沉積溶液用80cm2器皿收集，平均每小時收集量1mL～2mL,收集

時間不低于16h，連續(xù)噴霧48h；

——常溫恢復(fù)1h后，進(jìn)行帶電測試，要求驅(qū)動器功能正常。

b)海上平臺

按照GB/T2423.17－2008中第7章規(guī)定的方法進(jìn)行，并作如下補(bǔ)充：

試驗結(jié)果應(yīng)滿足ISO12944-2:2007規(guī)定的C4級。

超出本文件規(guī)定時，可由制造廠和用戶協(xié)商確定。

8.1.3.8長霉試驗

按照GB/T2423.16-2008第5章規(guī)定的試驗方法1進(jìn)行，并做如下補(bǔ)充：

——試驗溫度：（29±1）°C；

——相對濕度：90%～100%；

——保持時間：28天。

8.1.3.9壽命老化試驗

70℃環(huán)境溫度下，驅(qū)動器在額定工作電壓、額定負(fù)載工況，進(jìn)行IGBT開通和關(guān)斷動作，開關(guān)頻率

為1kHz，試驗時間持續(xù)進(jìn)行1000h。

13

GB/TXXXXX—XXXX

8.1.4.10阻尼振蕩波抗擾度試驗

按照GB/T17626.18—2016第8章規(guī)定的方法進(jìn)行，并做如下補(bǔ)充：

——阻尼振蕩波試驗等級強(qiáng)度不低于3級。

8.1.4.11抗電磁騷擾試驗

按照GB/T33348—2016第12章規(guī)定的方法進(jìn)行，試驗要求驅(qū)動器應(yīng)運行正常，能夠正確做出控制及

保護(hù)動作，但不應(yīng)出現(xiàn)故障誤報和控制失效等異常問題。

8.2例行試驗

8.2.1試驗?zāi)康?/p>

例行試驗的目的是為了通過驗證下述幾種情況,來證明IGBT驅(qū)動器批量制造的正確性.

——IGBT驅(qū)動器所有元器件焊接或安裝正確；

——IGBT驅(qū)動器的所有預(yù)期功能和參數(shù)在規(guī)定的設(shè)計范圍之內(nèi)；

——實現(xiàn)IGBT驅(qū)動器生產(chǎn)制造的一致性。

8.2.2試驗對象

IGBT驅(qū)動器

8.2.3例行試驗項目

IGBT驅(qū)動器的例行試驗項目見表3。

表3IGBT驅(qū)動器例行試驗項目

序號試驗項目對應(yīng)條款

1外觀檢查8.2.4

2功耗測量8.2.5

3柵極輸出電壓測試8.2.6

4開通關(guān)斷測試8.2.7

5故障軟關(guān)斷功能測試8.2.8

6故障保持和清除功能試驗8.2.9

7過流保護(hù)試驗8.2.10

8退飽和短路保護(hù)試驗8.2.11

9di/dt短路保護(hù)試驗8.2.12

10欠壓保護(hù)試驗8.2.13

11過溫保護(hù)試驗8.2.14

15

GB/TXXXXX—XXXX

8.2.11退飽和短路保護(hù)試驗

IGBT驅(qū)動器在無負(fù)載持續(xù)開通狀態(tài)下，在驅(qū)動器集電極與發(fā)射極端并聯(lián)可調(diào)節(jié)直流電壓源，示波

器監(jiān)測驅(qū)動器柵極電壓與故障報告信號。

調(diào)節(jié)直流電壓源，使得輸出電壓從零逐漸增大，當(dāng)電壓大于退飽和短路保護(hù)值對應(yīng)的集射極電壓時，

IGBT驅(qū)動器柵極輸出關(guān)斷狀態(tài)的負(fù)電平，并產(chǎn)生對應(yīng)的短路故障信號。

8.2.12di/dt短路保護(hù)試驗

IGBT驅(qū)動器在無負(fù)載持續(xù)開通狀態(tài)下，在IGBT驅(qū)動器di/dt短路檢測端口并聯(lián)可調(diào)節(jié)直流電壓源，

示波器監(jiān)測驅(qū)動器柵極電壓與故障報告信號。

調(diào)節(jié)直流電壓源，使得輸出電壓從零逐漸增大，當(dāng)電壓大于di/dt短路保護(hù)值對應(yīng)電壓時，IGBT驅(qū)

動器柵極輸出關(guān)斷狀態(tài)的負(fù)電平，并產(chǎn)生對應(yīng)的短路故障信號

8.2.13欠壓保護(hù)試驗

按8.1.2.13的規(guī)定進(jìn)行。

8.2.14過溫保護(hù)試驗

按8.1.2.14的規(guī)定進(jìn)行。

8.2.15觸發(fā)頻率超限保護(hù)試驗

按8.1.2.15的規(guī)定進(jìn)行。

8.2.16有源鉗位保護(hù)試驗

試驗應(yīng)在IGBT驅(qū)動器具備本功能的集電極端子與發(fā)射極端子間，采用絕緣耐壓儀器施加直流電壓，

緩慢調(diào)節(jié)儀器輸出電壓，直至達(dá)到有源鉗位保護(hù)動作值，漏電流大于1mA，絕緣耐壓儀告警。

8.2.17接收通信異常保護(hù)試驗

按8.1.2.17的規(guī)定進(jìn)行

8.2.18光強(qiáng)度測試（適用時）

按8.1.2.18的規(guī)定進(jìn)行。

8.2.19高溫試驗

按照GB/T2423.2—2008中5.3規(guī)定的試驗執(zhí)行。試驗分為高溫不帶電過程和高溫帶電過程兩個程

序，帶電過程中要求控制器板卡帶電運行正常、無任何故障及異常情況的判定為合格：

a)高溫不帶電過程：溫度為65℃，持續(xù)16h；

b)高溫帶電過程：溫度65℃，持續(xù)帶電2h。

8.2.20溫度變化試驗

按照GB/T2423.22—2012中第8章規(guī)定的試驗進(jìn)行，試驗結(jié)束后測試驅(qū)動器功能應(yīng)正常。試驗條件

如下：

a)溫度變化速率5℃/min；

b)貯存環(huán)境溫度-40℃～+65℃，高低溫極限下各停留30mim，不加電，循環(huán)12次；

17

GB/TXXXXX—XXXX

A

A

附錄A

（資料性）

柔性直流輸電用IGBT驅(qū)動器簡介

IGBT驅(qū)動器是對IGBT進(jìn)行整體調(diào)控和保護(hù)的裝置，不僅直接影響IGBT的動態(tài)性能，同時也影響系

統(tǒng)的成本和可靠性。IGBT驅(qū)動器將控制器輸出的控制信號,轉(zhuǎn)換為作用在IGBT柵極-發(fā)射極之間的電壓

信號,從而實現(xiàn)IGBT開通或者關(guān)斷動態(tài)控制,當(dāng)發(fā)生過流、過壓或短路等故障情況下，也可通過自身的保

護(hù)功能對IGBT進(jìn)行可靠有效的保護(hù)，從而保證整個系統(tǒng)工作的高效性、可靠性和安全性。驅(qū)動器的具

體功能、關(guān)鍵設(shè)計要素及應(yīng)用案例可參見書籍《IGBTModulesTechnologies,DriverandApplication》。

柔性直流輸電作為新一代的直流輸電技術(shù)，主要以電壓源換流器、可控關(guān)斷器件和脈寬調(diào)制技術(shù)為

基礎(chǔ)，實現(xiàn)交流-直流-交流變換輸電功能。整體結(jié)構(gòu)上，目前國外內(nèi)柔性直流輸電多采用模塊化多電平

換流器(MMC)結(jié)構(gòu)，橋臂由幾百個子模塊串聯(lián)組成，且每個子模塊單元可進(jìn)行獨立控制，結(jié)構(gòu)一般采

用全橋或半橋結(jié)構(gòu),見圖A.1所示。IGBT控制方面，閥基控制器通過系統(tǒng)整體控制要求，向子模塊功率

單元控制器下發(fā)控制命令，IGBT驅(qū)動器將控制命令轉(zhuǎn)化為IGBT可響應(yīng)的柵極控制電壓，以實現(xiàn)閥基控

制器的整體調(diào)控，并對IGBT進(jìn)行監(jiān)測與保護(hù)，確保系統(tǒng)運行的正確性。子模塊內(nèi)部IGBT驅(qū)動器位置及

控制接線關(guān)系如圖A.2所示，圖中所示內(nèi)容如下：

①示出閥基控制器與子模塊控制器采用光通信方式，且獨立控制；

②示出子模塊控制器與IGBT驅(qū)動器采用光通信方式，且獨立控制；

③示出IGBT驅(qū)動器連接集電極，用于檢測集射極電壓，實現(xiàn)過流、退飽和短路和有源鉗位保護(hù)功

能；

④示出IGBT驅(qū)動器連接?xùn)艠O，用于提供IGBT開關(guān)控制電壓，實現(xiàn)IGBT的開關(guān)控制動作；

⑤示出IGBT驅(qū)動器連接發(fā)射極，用于檢測發(fā)射極雜散電感電壓，實現(xiàn)di/dt短路保護(hù)功能。

圖A.1MMC柔性直流換流閥結(jié)構(gòu)

19

GB/TXXXXX—XXXX

附錄B

（資料性）

柔性直流用典型IGBT驅(qū)動器主要參數(shù)

依據(jù)國內(nèi)廈門柔性直流工程、渝鄂背靠背柔性直流工程、張北直流電網(wǎng)工程和白鶴灘混合直流工程

使用數(shù)量最多的5SNA1500E33035(ABB)、TIM1500ESM33-PSA(CRRC)、5SNA3000K452300（ABB）和

TG3000SW45ZC-P200（CRRC）型號IGBT器件為例，給出的3300V/1500A和4500V/3000A器件的典型

IGBT驅(qū)動器主要參數(shù)，分別見表B.1和B.2所示。

表B.1IGBT驅(qū)動器參數(shù)值(3300V/1500A器件)

序

名稱5SNA1500E33035TIM1500ESM33-PSA單位規(guī)定條件

號

1驅(qū)動器供電電壓范圍13～1713～17V/

2驅(qū)動器開通額定電壓14.8～15.414.8～15.4V/

3驅(qū)動器關(guān)斷額定電壓-15.4～-14.8-15.4～-14.8V/

4≤2≤2W無負(fù)載,無開關(guān)動作

驅(qū)動器單通道功耗

5≤2.5≤2.5W1kHz開關(guān)頻率，帶負(fù)載IGBT

6驅(qū)動器觸發(fā)頻率范圍0～20～2kHz/

7驅(qū)動器隔離耐受電壓1010kV交流電壓；耐受時間1min

8集射極耐受電壓值33003300V不低于IGBT集射極電壓

9輸出光強(qiáng)度范圍-14～-8-14～-8dBm/

10柵極開通電阻2.22.55Ω

11柵極關(guān)斷電阻4.74.1Ω母線電壓1800V；集電極電

流1500A

12開通延遲時間7001100ns

13關(guān)斷延遲時間28005400ns

14欠壓保護(hù)值10～1210～12V室溫下

15有源鉗位保護(hù)值2800±1002800±100V/

16退飽和過流保護(hù)值3000～35003000～3500A結(jié)溫100℃

17di/dt過流保護(hù)值800～1000800～1000A/μs結(jié)溫100℃

18脈沖間隔過窄保護(hù)5050μs/

19窄脈沖保護(hù)11μs/

20狀態(tài)報告光信號編碼脈沖光信號編碼脈沖//

21

GB/TXXXXX—XXXX

附錄C

（資料性）

柔性直流用IGBT驅(qū)動器電磁兼容試驗等級分析

C.1靜電放電騷擾

在換流器系統(tǒng)正常運行時，柔性直流換流器受到靜電放電騷擾的概率極低。在對柔性直流換流器子

模塊進(jìn)行調(diào)試檢修時，操作者可能會對監(jiān)控電路形成靜電放電。這一放電特性與GB/T17626.2-2018規(guī)

定相同，即放電電流上升時間0.7ns～1ns，持續(xù)時間100ns左右，對應(yīng)頻譜分量可由直流高至1GHz。

鑒于柔性直流輸電工程對于可靠性的較高要求，對IGBT驅(qū)動器電路宜采用抗擾度等級不低于4級的

試驗等級，即接觸放電不低于8kV、空氣放電不低于15kV。

C.2直流電場和磁場騷擾

柔性直流換流站閥廳內(nèi)的直流電場來自于直流極導(dǎo)線的電壓，換流器監(jiān)控電路位置的直流電場可達(dá)

幾kV/m。一方面，由于金屬架構(gòu)和監(jiān)控電路外殼的屏蔽作用，使得直流電場的作用大為削弱；另一方

面，監(jiān)控電路對于直流電場不敏感，因此暫不建議將直流電場抗擾度試驗納入檢測內(nèi)容。

閥廳內(nèi)的直流磁場來自于直流極導(dǎo)線的電流，設(shè)電流為3000A，則距離導(dǎo)線1m處的磁場強(qiáng)度約

為500A/m（60mT）。直流磁場不會在監(jiān)控電路上感應(yīng)騷擾信號，僅可能影響霍爾器件的工作，因此

對于不含該類器件的監(jiān)控電路板，直流磁場抗擾度試驗不宜納入檢測內(nèi)容。

C.3工頻電場和磁場騷擾

柔性直流換流站閥廳內(nèi)的工頻電場來自于交流引線的電壓，IGBT驅(qū)動器電路位置的工頻電場具有

與直流電場相近的場強(qiáng)，可達(dá)幾kV/m。同樣由于金屬架構(gòu)和監(jiān)控電路外殼的屏蔽作用，使得工頻電場

的作用大為削弱，因此暫不建議將工頻電場抗擾度試驗納入檢測內(nèi)容。

閥廳內(nèi)的工頻磁場來自于交流線的電流，分析表明監(jiān)控電路板處的工頻磁場低于100A/m。工頻磁

場對于霍爾器件和陰極射線管（CRT）類的影響十分明顯，即使不含這類器件也會在電路板上感應(yīng)出感

生電壓和感生電流，因此建議保留工頻磁場抗擾度試驗。宜采用GB/T17626.8—2006中工頻磁場抗擾性

試驗的等級5，磁場強(qiáng)度500A/m（3s短時），磁場強(qiáng)度100A/m（持續(xù)）。

C.4無線電干擾

柔性直流換流器子模塊端口的電壓和電流在IGBT導(dǎo)通和關(guān)斷過程中快速變化，產(chǎn)生前后沿非常陡

的脈沖，這種高頻分量通過銅排向空間輻射電磁能量產(chǎn)生輻射電場。高電壓等級柔性直流換流器與低電

壓等級的柔性直流換流器相比，換流器總數(shù)更多、閥塔尺寸更大，輻射結(jié)構(gòu)及耦合路徑更復(fù)雜，子模塊

間雜散參數(shù)影響較大且不能忽略。其運行時動作子模塊數(shù)更多，電壓電流的上升沿更陡頻帶更寬。宜采

用GB/T17626.3—2016中射頻電磁場輻射抗擾度試驗的等級4，試驗強(qiáng)度不低于30V/m，頻率80MHz～

2000MHz。

C.5瞬態(tài)電流和電壓

C.5.1浪涌沖擊抗擾度

柔性直流換流站中，主要考慮由雷電侵入導(dǎo)致的浪涌沖擊電壓。依據(jù)柔性直流換流站內(nèi)雷擊過電壓，

考慮橋臂限流電抗器和避雷器的影響，閥廳內(nèi)過電壓會大大下降，近似認(rèn)為上述瞬態(tài)過電壓在功率模組

上均勻分布，再考慮直流支撐電容器對浪涌電壓的吸收作用，殘留在驅(qū)動器電壓輸入端口的沖擊電壓不

23

GB/TXXXXX—XXXX

參考文獻(xiàn)

[1]AndreasVolke，MichaelHornkamp.IGBTModulesTechnologies,DriverandApplication；

[2]國家重點研發(fā)計劃項目《高壓大容量柔性直流電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究與示范》課題技術(shù)報告。

25

GB/TXXXXX—XXXX

目次

前言..................................................................................II

1范圍................................................................................1

2規(guī)范性引用文件......................................................................1

3術(shù)語和定義..........................................................................2

4使用條件............................................................................3

4.1正常使用條件....................................................................3

4.2特殊使用條件....................................................................3

5總體要求............................................................................3

6主要參數(shù)............................................................................3

7技術(shù)要求............................................................................4

7.1功能要求........................................................................4

7.2接口要求........................................................................6

7.3電磁兼容性要求..................................................................6

8試驗................................................................................7

8.1型式試驗........................................................................7

8.2例行試驗.......................................................................15

9包裝、標(biāo)志、運輸和貯存.............................................................18

9.1包裝...........................................................................18

9.2標(biāo)志...........................................................................18

9.3運輸...........................................................................18

9.4貯存...........................................................................18

附錄A（資料性）柔性直流輸電用IGBT驅(qū)動器簡介......................................19

附錄B（資料性）柔性直流用典型IGBT驅(qū)動器主要參數(shù)....................................21

附錄C（資料性）柔性直流用IGBT驅(qū)動器電磁兼容試驗等級分析...........................23

參考文獻(xiàn)..............................................................................25

I

GB/TXXXXX—XXXX

柔性直流輸電用絕緣柵雙極晶體管(IGBT)驅(qū)動器技術(shù)規(guī)范

1范圍

本文件規(guī)定了柔性直流輸電用絕緣柵雙極晶體管驅(qū)動器的使用條件、總體要求、主要參數(shù)、技術(shù)要

求、試驗、包裝、標(biāo)志、運輸和貯存等。

本文件適用于±800kV及以下采用模塊化多電平換流器的柔性直流輸電用IGBT驅(qū)動器。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T191包裝儲運圖示標(biāo)志

GB/T4798.2電工電子產(chǎn)品應(yīng)用環(huán)境條件第2部分：運輸

GB/T13384機(jī)電產(chǎn)品包裝通用技術(shù)條件

GB/T14598.27度量繼電器和保護(hù)裝置第27部分：產(chǎn)品安全要求

GB/T16935.1低壓系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的絕緣配合第1部分：原理、要求和試驗

GB/T17626.2—2018電磁兼容試驗和測量技術(shù)靜電放電抗擾度試驗

GB/T17626.3—2016電磁兼容試驗和測量技術(shù)射頻電磁場輻射抗擾度試驗

GB/T17626.4—2018電磁兼容試驗和測量技術(shù)電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗

GB/T17626.5—2019電磁兼容試驗和測量技術(shù)浪涌（沖擊）抗擾度試驗

GB/T17626.6—2019電磁兼容試驗和測量技術(shù)射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度

GB/T17626.8—2006電磁兼容試驗和測量技術(shù)工頻磁場抗擾度試驗

GB/T17626.9—2011電磁兼容試驗和測量技術(shù)脈沖磁場抗擾度試驗

GB/T17626.10—2017電磁兼容試驗和測量技術(shù)阻尼振蕩磁場抗擾度試驗

GB/T17626.12—2013電磁兼容試驗和測量技術(shù)振鈴波抗擾度試驗

GB/T17626.18—2016電磁兼容試驗和測量技術(shù)阻尼振蕩波抗擾度試驗

GB/T2423.1—2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗A:低溫

GB/T2423.2—2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗B:高溫

GB/T2423.4—2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Db:交變濕熱

GB/T2423.7—2018電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分:試驗方法試驗Ec:粗率操作造成的沖擊

GB/T2423.10—2019電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Fc和導(dǎo)則：振動（正弦）

GB/T2423.16—2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分:試驗方法試驗J及導(dǎo)則：長霉

GB/T2423.17—2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Ka：鹽霧

GB/T2423.22—2012電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗N：溫度變化

GB/T29332—2012半導(dǎo)體器件分立器件第9部分：絕緣柵雙極晶體管（IGBT）

GB/T33348—2016高壓直流輸電用電壓源換流器閥電氣試驗

GB/T34118—2017高壓直流系統(tǒng)用電壓源換流器術(shù)語

1

GB/TXXXXX—XXXX

驅(qū)動器柵極控制IGBT開通關(guān)斷過程中，