CN202749802U - 一种变频器输出短路时保护igbt的电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种变频器输出短路时保护IGBT的电路，该电路包括三极管Q1、Q2、Q3、一个或多个IGBT、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、一个稳压二极管Z、一个光耦、与所述IGBT连接的驱动信号输出端子和一个故障打开信号输出端子。本实用新型在变频器运行过程当中发生短路时，能迅速检测到母线电流的变化，及时封锁IGBT驱动信号的输出，利用关断模块保护变频器的安全，本实用新型不仅能克服软件检测不能及时保护变频器的缺点，又能减小使用集成保护驱动光耦所带来的成本压力，简单实用，具有很大的经济意义。
Description
技术领域
本实用新型属于变频器技术领域，尤其涉及一种变频器输出短路时保护IGBT的电路。
背景技术
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)兼有场效应晶体管输入阻抗高、驱动功率小和双极型晶体管电压、电流容量大及管压降低的特点，是目前变频器和中、大功率开关电源最普遍使用的电力电子开关器件。
目前，IGBT的保护电路主要有两种检测方式，一种是电压检测方式，一种是电流检测方式。
电压检测方式的基本原理是通过检测IGBT的集电极和发射极的压降来判断IGBT直通或者输出是否短路。三极管压降含有短路电流信息，过流时集电极和发射极的电压降增大，且基本上为线性关系，将检测过流时的集电极和发射极的电压降与设定的阈值进行比较，通过比较器的输出来控制驱动电路的关断。
电流检测方式是通过检测输出电流的大小来判断电路是否异常。是用IGBT过流检测的方法，通常是采用霍尔电流传感器直接检测IGBT的输出电流，然后与设定的阈值比较，用比较器的输出去控制驱动信号的关断。
IGBT能够承受的短路时间取决于它的饱和压降和短路电流的大小，一般仅为10μs。变频器领域现有的短路保护方案基本上是靠集成智能驱动光耦和霍尔检测来保护IGBT的，但是采用智能驱动光耦和霍尔保护的成本较高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种变频器输出短路时保护IGBT的电路，旨在降低变频器的保护成本和在变频器运行过程当中发生短路时，有效保护变频器的安全。
本实用新型是这样实现的，一种变频器输出短路时保护IGBT的电路，包括三极管Q1、Q2、Q3、一个或多个IGBT、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、一个稳压二极管Z、一个光耦、与所述IGBT连接的驱动信号输出端子和一个故障打开信号输出端子；所述光耦包括一发光二极管D1和一光敏三极管Q4；
所述变频器的正极母线P连接第一电阻R1，第一电阻R1的另一端连接所述IGBT的源极和三极管Q1的发射极，所述IGBT的漏极连接所述变频器的负极母线N；三极管Q1的基极与其集电极以及三极管Q2的基极短接，并同时通过第二电阻R2接地，三极管Q2的发射极通过第四电阻R4连接至正极母线P，三极管Q2的集电极通过第三电阻R3接地；三极管Q3的发射极连接稳压二极管Z的阴极，而稳压二极管Z的阳极则接地，三极管Q3的集电极通过第五电阻R5连接发光二极管D1的阴极，发光二极管D1的阳极连接至正极母线P，三极管Q3的基极连接至三极管Q2的集电极；光敏三极管Q4的集电极连接故障打开信号输出端子，发射极接地。
进一步地，所述变频器输出短路时保护IGBT的电路内置于变频器中。
进一步地，所述三极管Q1为PNP型三极管。
进一步地，所述三极管Q2为PNP型三极管。
进一步地，所述三极管Q3为NPN型三极管。
进一步地，所述稳压二极管Z为6.8V的稳压二极管。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：在变频器运行过程当中发生短路时，保护IGBT的电路能迅速检测到母线电流的变化，及时封锁IGBT驱动信号的输出，利用关断模块保护变频器的安全，本实用新型不仅能克服软件检测不能及时保护变频器的缺点，又能减小使用集成保护驱动光耦所带来的成本压力，简单实用，具有很大的经济意义。
附图说明
图1为本实用新型提供的变频器输出短路时保护IGBT的电路连接示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
在本实用新型实施例中，变频器输出短路时保护IGBT的电路在变频器运行过程当中发生短路时，能迅速检测到母线电流的变化，及时封锁IGBT驱动信号的输出，利用关断模块保护变频器的安全，不仅克服了软件检测不能及时保护变频器的缺点，还减小了使用集成保护驱动光耦所带来的压力，简单实用，具有很大的经济意义。
如图1所示，本实用新型实施例提供的变频器输出短路时保护IGBT的电路，由三极管Q1、Q2、Q3、绝缘栅双极型晶体管IGBT1、IGBT2、电阻R1、R2、R3、R4、R5、一个发光二极管D1和一个稳压二极管Z、一个光敏三极管Q4、两个驱动信号和一个故障打开信号组成，稳压二极管Z和光敏三极管Q4构成一光耦，所述电路的正极母线P连接第一电阻R1，R1的另一端连接绝缘栅双极型晶体管IGBT1的源极和三极管Q1的发射极，绝缘栅双极型晶体管IGBT1的栅极连接第一驱动信号输出端子1，其漏极连接IGBT2的源极，IGBT2的栅极连接第二驱动信号输出端子2，其漏极连接负极母线N。三极管Q1的基极与其集电极以及三极管Q2的基极短接，并同时通过第二电阻R2接地，三极管Q2的发射极通过第四电阻R4连接至正极母线P，三极管Q2的集电极通过第三电阻R3接地。三极管Q3的发射极连接稳压二极管Z的阴极，而稳压二极管Z的阳极则接地，三极管Q3的集电极通过第五电阻R5连接发光二极管D1的阴极，发光二极管D1的阳极连接至正极母线P，三极管Q3的基极连接至三极管Q2的集电极。光敏三极管Q4的集电极连接故障打开信号输出端子3，发射极接地。
本实用新型通过检测母线P的电流大小来判断变频器的输出是否短路，在变频器中的IGBT前面的正极母线P上串接一个第一电阻R1用于检测电流，正常情况下，该第一电阻R1的两端电压很小，电流也很小，Q1导通，Q2，Q3处于截止状态。稳压二极管Z的电压为6.8V，由于其漏电流太小，不能工作，光耦不导通；当IGBT1和IGBT2直通或者是输出短路时，第一电阻R1的两端电压增大，Q2满足导通条件，饱和导通，也使得Q3满足导通条件，稳压二极管Z有足够的漏电流正常工作，光耦导通，光耦副边也导通，此时，故障打开信号输出端子3与地导通，为低电平，同时，故障打开信号输出端子3控制第一驱动信号输出端子1和第二驱动信号输出端子2，驱动电路通过第一驱动信号输出端子1和第二驱动信号输出端子2关闭变频器中IGBT1和IGBT2的驱动波，从而起到保护IGBT1和IGBT2的作用。
在图1中，三极管Q1和Q2为PNP型三极管，而三极管Q3则为PNP型三极管。稳压二极管Z为6.8V的稳压二极管。同时，应当理解，图1中示出了两个IGBT，具体还可应用于一个或多于两个IGBT的情形。
作为本实用新型的一个实施例，保护IGBT的电路内置于变频器中，保护电路的保护阀值可以根据具体功率段，通过调试电路参数来设置，同时，为避免变频器频繁地报故障而无法正常使用，上述所设置的保护阀值必须比IGBT过流点高。
本实用新型实施例中，变频器输出短路时保护IGBT的电路在变频器运行过程当中发生短路时，能迅速检测到正极母线P电流的变化，及时封锁IGBT驱动信号的输出，利用关断模块保护变频器的安全，不仅克服了软件检测不能及时保护变频器的缺点，还减小了使用集成保护驱动光耦所带来的成本压力，简单实用，具有很大的经济意义。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种变频器输出短路时保护IGBT的电路，其特征在于，包括三极管Q1、Q2、Q3、一个或多个IGBT、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、一个稳压二极管Z、一个光耦、与所述IGBT连接的驱动信号输出端子和一个故障打开信号输出端子；所述光耦包括一发光二极管D1和一光敏三极管Q4；
所述变频器的正极母线P连接第一电阻R1，第一电阻R1的另一端连接所述IGBT的源极和三极管Q1的发射极，所述IGBT的漏极连接所述变频器的负极母线N；三极管Q1的基极与其集电极以及三极管Q2的基极短接，并同时通过第二电阻R2接地，三极管Q2的发射极通过第四电阻R4连接至正极母线P，三极管Q2的集电极通过第三电阻R3接地；三极管Q3的发射极连接稳压二极管Z的阴极，而稳压二极管Z的阳极则接地，三极管Q3的集电极通过第五电阻R5连接发光二极管D1的阴极，发光二极管D1的阳极连接至正极母线P，三极管Q3的基极连接至三极管Q2的集电极；光敏三极管Q4的集电极连接故障打开信号输出端子，发射极接地。
2.如权利要求1所述的变频器输出短路时保护IGBT的电路，其特征在于，所述变频器输出短路时保护IGBT的电路内置于变频器中。
3.如权利要求1所述的变频器输出短路时保护IGBT的电路，其特征在于，所述三极管Q1为PNP型三极管。
4.如权利要求1所述的变频器输出短路时保护IGBT的电路，其特征在于，所述三极管Q2为PNP型三极管。
5.如权利要求1所述的变频器输出短路时保护IGBT的电路，其特征在于，所述三极管Q3为NPN型三极管。
6.如权利要求1所述的变频器输出短路时保护IGBT的电路，其特征在于，所述稳压二极管Z为6.8V的稳压二极管。
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|---|---|---|---|---|
| CN105337261A (zh) * | 2014-07-04 | 2016-02-17 | 上海联影医疗科技有限公司 | 电子装置及其保护电路 |
| CN104167710B (zh) * | 2014-08-07 | 2017-11-10 | 石狮市酷瑞电气有限责任公司 | 一种变频器直流母线的短路保护电路 |
| CN108900104A (zh) * | 2018-09-10 | 2018-11-27 | 深圳市德利和能源技术有限公司 | Igbt模拟器件、电平模拟电路及三电平仿真平台 |
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