變頻器的IGBT退飽保護電路制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種變頻器的IGBT退飽保護電路，包括主電路拓撲結(jié)構(gòu)，還包括連接主電路拓撲結(jié)構(gòu)的逆變橋IGBT、逆變橋IGBT驅(qū)動信號功率隔離及放大電路、逆變橋IGBT驅(qū)動信號封鎖電路，還包括過流保護IGBT、過流管驅(qū)動及保護電路、過流管Uce檢測及比較電路、過流管退飽和檢測電路，所述過流保護IGBT串接在主電路拓撲結(jié)構(gòu)的母線上。還提供相應(yīng)的方法。本發(fā)明專利技術(shù)具有參數(shù)穩(wěn)定、布線及調(diào)試簡單、元件質(zhì)量可靠等優(yōu)點，不僅能夠保護逆變橋IGBT，同時也能保護直流母線上其他功率元件，如整流橋等等，防止因直流母線電流失控導(dǎo)致整流橋損壞或PCB板一次回路銅箔燒毀。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及ー種IGBT的退飽保護
，尤其涉及ー種三相雙電平逆變器的IGBT退飽保護電路及方法。
技術(shù)介紹
逆變器的主回路開關(guān)器件選用IGBT時，需要對IGBT進行退飽保護，其目的是檢測出短路后，在IGBT允許承受的短路時間內(nèi)關(guān)閉IGBT，以保證IGBT安全運行。現(xiàn)有技術(shù)中可采取的方法有方法I、利用電流傳感器檢測IGBT電流并與限幅閥值比較來判斷IGBT是否退飽，并通過封鎖各路柵極驅(qū)動信號來達到切斷故障電流以保護IGBT的目的。方法2、使用IGBT專用驅(qū)動及保護1C，如PC929、A316J等等。在線監(jiān)測IGBT的集電極與發(fā)射極間電壓通態(tài)壓降UCE，一旦UCE超過內(nèi)部的保護閥值，則馬上降低柵極驅(qū)動電壓，IGBT軟關(guān)斷，從而切斷故障電流。上述方法中，方法I具有簡單易實現(xiàn)、硬件投入小的優(yōu)勢，但是其保護效果有限，實際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，方法I在變頻器輸出被直接短路的情況下保護效果很不理想。方法2在變頻器輸出被直接短路的情況下保護效果很好(保護參數(shù)合適的情況下)，但是IGBT專用驅(qū)動及保護IC用量很大，一般是主回路有幾個IGBT就需要幾個專用驅(qū)動及保護1C，驅(qū)動板布線復(fù)雜，且各路專用驅(qū)動及保護IC故障輸出信號取獲后，送入CPU進行故障判斷，因此其維修難度相對較大。以上兩種方法中，共同點是保護電路判定IGBT有故障時，迅速封鎖IGBT的柵極驅(qū)動信號來達到保護IGBT的目的。
技術(shù)實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本專利技術(shù)的目的是提供一種變頻器的IGBT退飽保護電路和電路。根據(jù)本專利技術(shù)的ー個方面，提供一種變頻器的IGBT退飽保護電路，包括主電路拓撲結(jié)構(gòu)，還包括連接主電路拓撲結(jié)構(gòu)的逆變橋IGBT、逆變橋IGBT驅(qū)動信號功率隔離及放大電路、逆變橋IGBT驅(qū)動信號封鎖電路，其特征在于，還包括如下模塊-過流保護IGBT，所述過流保護IGBT串接在主電路拓撲結(jié)構(gòu)的母線上；-過流管驅(qū)動及保護電路，所述過流管驅(qū)動及保護電路連接所述過流保護IGBT的柵極，主電路拓撲結(jié)構(gòu)的CPU模塊連接所述過流管驅(qū)動及保護電路；-過流管Uce檢測及比較電路，所述過流管Uce檢測及比較電路連接在所述過流保護IGBT的集電極和發(fā)射極之間，主電路拓撲結(jié)構(gòu)的CPU模塊連接所述過流管Uce檢測及比較電路；-過流管退飽和檢測電路，所述過流管退飽和檢測電路連接至所述過流保護IGBT的集電極，所述過流管驅(qū)動及保護電路連接所述過流管退飽和檢測電路。優(yōu)選地，所述過流管驅(qū)動及保護電路和過流管Uce檢測及比較電路主要由A316J芯片構(gòu)成，所述A316J芯片的引腳具體為-I引腳和2引腳連接所述CPU模塊的過流管控制信號輸出端ロ ；-11引腳作為A316J芯片的控制信號輸入端串過第一柵極電阻Rgl后連至過流保護IGBT的柵極；-6引腳作為故障輸出端連接至所述CPU模塊的故障I/O引腳；-5引腳為故障復(fù)位端連接至所述CPU模塊；-14引腳連接至所述過流管退飽和檢測電路。·優(yōu)選地，所述過流管退飽和檢測電路包括第一電阻R3、快速ニ極管D7、以及第一電容C3，其中，所述第一電容C3、第一電阻R3、快速ニ極管D7、過流保護IGBT依次連接。優(yōu)選地，所述逆變橋IGBT驅(qū)動信號功率隔離及放大電路主要由A3120芯片構(gòu)成，所述A3120芯片的2引腳和3引腳作為驅(qū)動信號輸入端，所述A3120芯片的5引腳和6引腳作為輸出端串過第二柵極電阻Rg2連接至逆變橋IGBT的柵極。根據(jù)本專利技術(shù)的另ー個方面，還提供一種變頻器的IGBT退飽保護方法，其特征在于，包括如下步驟步驟A :變頻器上電；主電路拓撲結(jié)構(gòu)的CPU模塊檢測硬件電路無異常后，向過流管驅(qū)動及保護電路發(fā)出開通過流保護IGBT的信號；過流管驅(qū)動及保護電路輸出正向柵極電壓，開通過流保護IGBT，過流管Uce檢測及比較電路同時監(jiān)測過流保護IGBT的Uce ；其中，所述過流保護IGBT串接在主電路拓撲結(jié)構(gòu)的母線上，所述過流管驅(qū)動及保護電路連接所述過流保護IGBT的柵極，所述過流管Uce檢測及比較電路連接在所述過流保護IGBT的集電極和發(fā)射極之間，主電路拓撲結(jié)構(gòu)的CPU模塊連接所述過流管Uce檢測及比較電路；步驟B :當變頻器輸出電流異常吋，所述過流管Uce檢測及比較電路對過流保護IGBT進行軟關(guān)斷，與此同吋，過流管驅(qū)動及保護電路向所述CPU模塊輸出故障電平；步驟C :所述CPU模塊向逆變橋IGBT驅(qū)動信號封鎖電路發(fā)送故障信號，逆變橋IGBT驅(qū)動信號封鎖電路接收到故障信號后馬上封鎖逆變橋IGBT驅(qū)動信號功率隔離及放大電路的PWM輸出；步驟D :所述CPU模塊檢測到過流管驅(qū)動及保護電路的故障電平后馬上執(zhí)行相應(yīng)的保護程序，并同時顯示模塊故障信息；步驟E :當用戶排除了硬件故障后，即進行復(fù)位操作，解除故障鎖定，變頻器即可重新運行。優(yōu)選地，所述過流管驅(qū)動及保護電路和過流管Uce檢測及比較電路主要由A316J芯片構(gòu)成，所述A316J芯片的引腳具體為-I引腳和2引腳連接所述CPU模塊的過流管控制信號輸出端ロ ；-11引腳作為A316J芯片的控制信號輸入端串過第一柵極電阻Rgl后連至過流保護IGBT的柵極；-6引腳作為故障輸出端連接至所述CPU模塊的故障I/O引腳；-5引腳為故障復(fù)位端連接至所述CPU模塊；-14引腳連接至過流管退飽和檢測電路。優(yōu)選地，所述過流管退飽和檢測電路包括第一電阻R3、快速ニ極管D7、以及第一電容C3，其中，所述第一電容C3、第一電阻R3、快速ニ極管D7、過流保護IGBT依次連接。優(yōu)選地，所述逆變橋IGBT驅(qū)動信號功率隔離及放大電路主要由A3120芯片構(gòu)成，所述A3120芯片的2引腳和3引腳作為驅(qū)動信號輸入端，所述A3120芯片的5引腳和6引腳作為輸出端串過第二柵極電阻Rg2連接至逆變橋IGBT的柵極。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下有益效果I、本專利技術(shù)提供的變頻器的IGBT退飽保護電路具有參數(shù)穩(wěn)定、布線及調(diào)試簡單、元件質(zhì)量可靠等優(yōu)點； 2、本專利技術(shù)提供的變頻器的IGBT退飽保護電路不僅能夠保護逆變橋IGBT，同時也能保護直流母線上其他功率元件，如整流橋等等，防止因直流母線電流失控(如逆變橋IGBT發(fā)生閂鎖效應(yīng)導(dǎo)致直流母線短路)導(dǎo)致整流橋損壞或PCB板一次回路銅箔燒毀。附圖說明通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本專利技術(shù)的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯圖I為變頻器的主電路拓撲結(jié)構(gòu)電路圖；圖2為保護電路整體結(jié)構(gòu)框圖；圖3為圖I中VT1-VI7柵極隔離及驅(qū)動電路圖。圖4為圖I中VT8柵極隔離驅(qū)動及退飽檢測電路圖。圖I中VT1-VT6是由6個IGBT組成的兩電平逆變橋；VT8為過流保護IGBT ；圖2中I為變頻器人機交互界面(HMI )，2為變頻器微處理器(CPU)，3為過流保護IGBT驅(qū)動及保護電路，4為過流管Uce檢測及比較電路，5為VT1-VT6驅(qū)動電路，6為制動管驅(qū)動電路。圖3中A3120芯片的2、3引腳用于PWM輸入；圖4中A316J芯片的1、2引腳用于過流管控制信號輸入，5引腳用于保護電路復(fù)位信號輸入，6引腳用于模塊退飽故障信號輸出，3、4引腳用于芯片工作電源輸入。具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本專利技術(shù)進行詳細說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一歩理解本專利技術(shù)，但不以任何形式限制本專利技術(shù)。應(yīng)當指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種變頻器的IGBT退飽保護電路，包括主電路拓撲結(jié)構(gòu)，還包括連接主電路拓撲結(jié)構(gòu)的逆變橋IGBT、逆變橋IGBT驅(qū)動信號功率隔離及放大電路、逆變橋IGBT驅(qū)動信號封鎖電路，其特征在于，還包括如下模塊：?過流保護IGBT，所述過流保護IGBT串接在主電路拓撲結(jié)構(gòu)的母線上；?過流管驅(qū)動及保護電路，所述過流管驅(qū)動及保護電路連接所述過流保護IGBT的柵極，主電路拓撲結(jié)構(gòu)的CPU模塊連接所述過流管驅(qū)動及保護電路；?過流管Uce檢測及比較電路，所述過流管Uce檢測及比較電路連接在所述過流保護IGBT的集電極和發(fā)射極之間，主電路拓撲結(jié)構(gòu)的CPU模塊連接所述過流管Uce檢測及比較電路；?過流管退飽和檢測電路，所述過流管退飽和檢測電路連接至所述過流保護IGBT的集電極，所述過流管驅(qū)動及保護電路連接所述過流管退飽和檢測電路。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張鵬，汪忠益，胡榮杰，曾憲鵬，
申請(專利權(quán))人：上海神源電氣有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：