CN104901281A - 基于igbt逆变电路应用的驱动保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开的基于IGBT逆变电路应用的驱动保护电路，包括隔离电源模块、逻辑控制芯片、信号触发器、驱动保护模块及分别与之连通控制的总电源模块；其中，隔离电源模块包括U相隔离电源模块、V相隔离电源模块及W相隔离电源模块，逻辑控制芯片由单片机或CPLD组成，驱动保护模块包括U相驱动保护模块、V驱动保护模块及W驱动保护模块组成，驱动保护模块分别连接至输出去端口。通过单片机或CPLD来检测驱动信号，对信号的高低电平精确计算后，再检查高速光耦反馈来的保护信号，并进行抗干扰处理后来控制IGBT模块通断，精确地确定滤波时间减少干扰，从而缩小IGBT保护范围达到精确保护IGBT的目的，既能保证IGBT过电流保护的快速性、有效性，又能避免保护电路误动作。

Description

基于IGBT逆变电路应用的驱动保护电路

技术领域

    本发明涉及IGBT电路领域，尤其涉及一种基于IGBT逆变电路应用的驱动保护电路。 

背景技术

如图1及图2所示，近二十年来，随着电力电子技术、数字信号处理技术的进步，变频器、伺服驱动器、风力发电、太阳能光伏发电等得到迅猛发展。在这些产品中，IGBT逆变电路是最为核心最为重要的部分，承担着高电压、大电流的转换。实际应用中，负载出现老化、短路的情况时有发生。因此，IGBT逆变部分烧毁成了常见故障之一，IGBT的驱动和保护电路也成为设计的重点之一。目前，国内外通常采用专用集成电路来驱动和保护IGBT，比如AVAGO公司的A316J、SHARP公司的PC929等，典型应用电路如下图1、图2所示。A316J、PC929内部集成了隔离光耦、栅极驱动和管压降（Vce）监测电路，当驱动信号有效时，若检测到Vce过高便触发保护。由于IGBT有通断延时以及主电路上有极高的dv/dt带来干扰，电路中加入了RC滤波来防止监测电路误动作。实际应用中，要避免监测电路误动作往往失去了过电流保护的快速性、有效性。究其原因在于它是一个模拟量比较电路，RC必须取值足够大，才能保证在遭遇一个高的干扰信号时，比较器不被触发。而RC取值太大，又导致过电流保护变迟钝，通常IGBT能承受的短路时间只有5-10uS。

当前常用的IGBT驱动保护电路，要是提高IGBT过电流保护的快速性，常出现保护电路误动作，导致设备停机。反过来，降低了过电流保护的灵敏性，虽然可以避免设备误停机，但是常出现IGBT烧毁的故障。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于IGBT逆变电路应用的驱动保护电路，通过一片单片机或CPLD来检测驱动信号、IGBT导通压降状态，通过数字滤波，判断IGBT是否过流。既能保证IGBT过电流保护的快速性、有效性，又能避免保护电路误动作。

为有效解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：

基于IGBT逆变电路应用的驱动保护电路，包括隔离电源模块、逻辑控制芯片、信号触发器、驱动保护模块及分别与之连通控制的总电源模块；其中，所述隔离电源模块包括U相隔离电源模块、V相隔离电源模块及W相隔离电源模块，所述逻辑控制芯片由单片机或CPLD组成，所述驱动保护模块包括U相驱动保护模块、V驱动保护模块及W驱动保护模块组成，所述驱动保护模块分别连接至输出去端口。

特别的，所述总电源模块还包括控制面板及与之连接的接地端、RST输入端及母线输出端口。

特别的，所述总电源模块内置5V供电接口、GND及OC连通所述逻辑控制芯片对应的5V供电接口、GND及OC，所述总电源模块内置的OC、UP、UN、VP、VN、WP、WN引脚通过所述信号触发器内置引脚连通后连接到所述逻辑控制芯片的OC、UP、UN、VP、VN、WP、WN接入端。

特别的，所述总电源模块提供100V供电端口分别连接所述隔离电源模块中的U相隔离电源模块、V相隔离电源模块及W相隔离电源模块，所述逻辑控制芯片及隔离电源模块分别连通所述驱动保护模块中的U相驱动保护模块、V相隔离电源模块及W相隔离电源模块。

特别的，所述驱动保护模块由并联组合的UN连接电路、USN连接电路、UP连接电路、USP连接电路组成，其中，所述UN连接电路及UP连接电路分别由顺序组合连接的PC组合单元、三段组合式电容、三极管、并联栅极电阻、稳压二极管及串联电阻构成，所述三段式组合电容后三段输出，上下段连接分路电容，且上端电容由两组并联组成，中段连接电阻并连通设置；所述USN连接电路及USP连接电路分别由第一电阻并带有第一电容的接地电路连接PC组合元件后两路输入分别连接第二电阻及第三电阻，其第二电阻连接下段通路并稳压二极管调控元件后连接电容，其第三电阻直接回合第二电阻通路后连接第四电阻并二极管。

特别的，所述的UN连接电路及USN连接电路输出端连接设置IGBT电路，所述UP连接电路及USP连接电路连接设置又一IGBT电路，所述驱动保护电路多路保护电路与所述U相隔离保护电路相同。

特别的，所述逻辑控制芯片一端连接电阻R7接通三极管Q1，其三极管Q1上端连通OC，下端接地并接地电阻R8，所述逻辑控制芯片另一端连接五路电容电路并第一串联电阻及第二串联电阻，所述逻辑控制芯片包括一电压输入端及带电容的接地端。

本发明的有益效果为：本发明提供的基于IGBT逆变电路应用的驱动保护电路，通过一单片机或CPLD来检测驱动信号，对信号的高低电平精确计算后，再检查高速光耦反馈来的保护信号，并进行抗干扰处理后来控制IGBT模块通断，精确地确定滤波时间减少干扰，从而缩小IGBT保护范围达到精确保护IGBT的目的，既能保证IGBT过电流保护的快速性、有效性，又能避免保护电路误动作。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是现有IGBT的驱动和保护电路原理图；

图2是现有IGBT的驱动和保护电路又一原理图；

图3是本发明所述基于IGBT逆变电路应用的驱动保护电路组成原理图；

图4是本发明所述基于IGBT逆变电路应用的驱动保护电路中U相驱动保护电路原理图；

图5是本发明所述基于IGBT逆变电路应用的驱动保护电路中逻辑控制芯片组成原理图。

具体实施方式

实施例1：

在本实施例中，所述传统公知结构的组成原件在图中不做标注显示。

如图3所示，本实施例公开的基于IGBT逆变电路应用的驱动保护电路，基于IGBT逆变电路应用的驱动保护电路，包括隔离电源模块、逻辑控制芯片、信号触发器、驱动保护模块及分别与之连通控制的总电源模块；其中，所述隔离电源模块包括U相隔离电源模块、V相隔离电源模块及W相隔离电源模块，所述逻辑控制芯片由单片机或CPLD组成，所述驱动保护模块包括U相驱动保护模块、V驱动保护模块及W驱动保护模块组成，所述驱动保护模块分别连接至输出去端口。

所述总电源模块还包括控制面板及与之连接的接地端、RST输入端及母线输出端口。所述总电源模块内置5V供电接口、GND及OC连通所述逻辑控制芯片对应的5V供电接口、GND及OC，所述总电源模块内置的OC、UP、UN、VP、VN、WP、WN引脚通过所述信号触发器内置引脚连通后连接到所述逻辑控制芯片的OC、UP、UN、VP、VN、WP、WN接入端。

如图4及图5所示，所述总电源模块提供100V供电端口分别连接所述隔离电源模块中的U相隔离电源模块、V相隔离电源模块及W相隔离电源模块，所述逻辑控制芯片及隔离电源模块分别连通所述驱动保护模块中的U相驱动保护模块、V相隔离电源模块及W相隔离电源模块。所述驱动保护模块由并联组合的UN连接电路、USN连接电路、UP连接电路、USP连接电路组成，其中，所述UN连接电路及UP连接电路分别由顺序组合连接的PC组合单元、三段组合式电容、三极管、并联栅极电阻、稳压二极管及串联电阻构成，所述三段式组合电容后三段输出，上下段连接分路电容，且上端电容由两组并联组成，中段连接电阻并连通设置；所述USN连接电路及USP连接电路分别由第一电阻并带有第一电容的接地电路连接PC组合元件后两路输入分别连接第二电阻及第三电阻，其第二电阻连接下段通路并稳压二极管调控元件后连接电容，其第三电阻直接回合第二电阻通路后连接第四电阻并二极管。

所述的UN连接电路及USN连接电路输出端连接设置IGBT电路，所述UP连接电路及USP连接电路连接设置又一IGBT电路，所述驱动保护电路多路保护电路与所述U相隔离保护电路相同。所述逻辑控制芯片一端连接电阻R7接通三极管Q1，其三极管Q1上端连通OC，下端接地并接地电阻R8，所述逻辑控制芯片另一端连接五路电容电路并第一串联电阻及第二串联电阻，所述逻辑控制芯片包括一电压输入端及带电容的接地端。

申请人声明，所属技术领域的技术人员在上述实施例的基础上，将上述实施例某步骤，与发明内容部分的技术方案相组合，从而产生的新的方法，也是本发明的记载范围之一，本申请为使说明书简明，不再罗列这些步骤的其它实施方式。

本实施例中区别于现有技术的技术路线为：

1、采用稳压二极管+晶体管，来比较IGBT的导通压降。

2，采用快速光耦，把比较结果（高于设定值或低于设定值）隔离传递给逻辑电路。

3，采用单片机或其它数字逻辑，根据驱动信号和比较结果，经数字滤波后判断IGBT是否过电流，若有过电流发生，触发主控电路关闭IGBT。

本实施例技术方案及技术效果区别于传统技术在于：

1.通过片单片机或CPLD来检测驱动信号、IGBT导通压降状态，通过数字滤波，判断IGBT是否过流；既能保证IGBT过电流保护的快速性、有效性，又能避免保护电路误动作。

2.通过片单片机或CPLD来检测驱动信号，对信号的高低电平精确计算后，再检查高速光耦反馈来的保护信号，并进行抗干扰处理后来控制IGBT模块通断，精确地确定滤波时间减少干扰，从而缩小IGBT保护范围达到精确保护IGBT的目的。

申请人又一声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的实现方法及装置结构，但本发明并不局限于上述实施方式，即不意味着本发明必须依赖上述方法及结构才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用实现方法等效替换及步骤的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

本发明并不限于上述实施方式，凡采用与本发明相似结构及其方法来实现本发明目的的所有实施方式均在本发明保护范围之内。

Claims (7)

1.基于IGBT逆变电路应用的驱动保护电路，其特征在于，包括隔离电源模块、逻辑控制芯片、信号触发器、驱动保护模块及分别与之连通控制的总电源模块；其中，所述隔离电源模块包括U相隔离电源模块、V相隔离电源模块及W相隔离电源模块，所述逻辑控制芯片由单片机或CPLD组成，所述驱动保护模块包括U相驱动保护模块、V驱动保护模块及W驱动保护模块组成，所述驱动保护模块分别连接至输出去端口。

2.根据权利要求1所述的基于IGBT逆变电路应用的驱动保护电路，其特征在于，所述总电源模块还包括控制面板及与之连接的接地端、RST输入端及母线输出端口。

3. 根据权利要求1所述的基于IGBT逆变电路应用的驱动保护电路，其特征在于，所述总电源模块内置5V供电接口、GND及OC连通所述逻辑控制芯片对应的5V供电接口、GND及OC，所述总电源模块内置的OC、UP、UN、VP、VN、WP、WN引脚通过所述信号触发器内置引脚连通后连接到所述逻辑控制芯片的OC、UP、UN、VP、VN、WP、WN接入端。

4.根据权利要求1所述的基于IGBT逆变电路应用的驱动保护电路，其特征在于，所述总电源模块提供100V供电端口分别连接所述隔离电源模块中的U相隔离电源模块、V相隔离电源模块及W相隔离电源模块，所述逻辑控制芯片及隔离电源模块分别连通所述驱动保护模块中的U相驱动保护模块、V相隔离电源模块及W相隔离电源模块。

5.根据权利要求1所述的基于IGBT逆变电路应用的驱动保护电路，其特征在于，所述驱动保护模块由并联组合的UN连接电路、USN连接电路、UP连接电路、USP连接电路组成，其中，所述UN连接电路及UP连接电路分别由顺序组合连接的PC组合单元、三段组合式电容、三极管、并联栅极电阻、稳压二极管及串联电阻构成，所述三段式组合电容后三段输出，上下段连接分路电容，且上端电容由两组并联组成，中段连接电阻并连通设置；所述USN连接电路及USP连接电路分别由第一电阻并带有第一电容的接地电路连接PC组合元件后两路输入分别连接第二电阻及第三电阻，其第二电阻连接下段通路并稳压二极管调控元件后连接电容，其第三电阻直接回合第二电阻通路后连接第四电阻并二极管。

6.根据权利要求5所述的基于IGBT逆变电路应用的驱动保护电路，其特征在于，所述的UN连接电路及USN连接电路输出端连接设置IGBT电路，所述UP连接电路及USP连接电路连接设置又一IGBT电路，所述驱动保护电路多路保护电路与所述U相隔离保护电路相同。

7.根据权利要求1所述的基于IGBT逆变电路应用的驱动保护电路，其特征在于，所述逻辑控制芯片一端连接电阻R7接通三极管Q1，其三极管Q1上端连通OC，下端接地并接地电阻R8，所述逻辑控制芯片另一端连接五路电容电路并第一串联电阻及第二串联电阻，所述逻辑控制芯片包括一电压输入端及带电容的接地端。