双芯GCT(Dual-GCT)是在集成门极换流晶闸管(IGCT)的基础上发展而来的一种新型大功率电力半导体器件,它是将两个具有不同特性的GCT集成在单个芯片上,进一步降低器件总损耗,在中高压电力电子技术领域有广阔的应用前景。由于双芯GCT关断时两个GCT关断信号之间有延时,所以需要为双芯GCT的驱动器设计更合理的逻辑电路,保障双芯GCT及其驱动系统的稳定运行。本文针对双芯GCT的逻辑电路进行了研究与设计。主要工作内容如下:1.根据双芯GCT的结构特点和门极驱动信号的时序要求,分析了逻辑电路组成和功能,将逻辑电路划分为逻辑控制模块与状态检测模块。结合双芯GCT主驱动器的开通、维持和关断电路,对逻辑电路的原理进行了详细分析。以NPC三电平电路为例,分析了双芯GCT需重触发的工况,确定器件处于不同状态的电压阈值,作为检测系统的判断依据。2.逻辑控制模块的设计与仿真。通过对逻辑控制模块的原理及要求进行分析,确定了逻辑控制模块的控制流程及实现方法。考虑到FPGA高速、并行执行的特点,选用FPGA作为控制芯片,利用硬件描述语言Verilog HDL设计逻辑控制模块,并采用ISE Design Suite软件对所设计的逻辑控制模块进行功能仿真。3.状态检测模块的设计与验证。根据检测模块的功能要求,确定检测模块的设计方案,通过将器件的电压检测值与阈值进行比较,作为逻辑控制模块判断器件状态的依据。采用Cadence软件,对所设计的检测模块进行仿真。然后对运放芯片及元器件进行参数选型,用Altiun Designer软件绘制了PCB板,对该模块进行了实验验证。4.驱动器逻辑电路的验证。将逻辑控制模块与状态检测模块相结合,通过指定检测模块的电压输入信号,模拟器件的不同状态,对逻辑电路进行验证。结果表明,逻辑电路满足设计要求。