本發(fā)明涉及半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路，具體涉及一種斷路器驅(qū)動(dòng)電路及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、當(dāng)前在軌道交通領(lǐng)域主要應(yīng)用27.5kv的真空斷路器，斷路器為永磁操作機(jī)構(gòu)?；谲壍澜煌〝嗦菲鞯奶厥鈶?yīng)用場(chǎng)景結(jié)構(gòu)，該斷路器永磁操作機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)為單線圈(合閘電容向機(jī)構(gòu)線圈放電，正向激勵(lì)，永磁機(jī)構(gòu)合閘；分閘電容向機(jī)構(gòu)線圈放電，反向激勵(lì)，永磁機(jī)構(gòu)分閘)。操作順序：分-0.3s-合分-180s-合分；且分合閘為非頻繁操作模式。通過(guò)選用功率igbt(絕緣柵雙極型晶體管)設(shè)計(jì)成h橋電路，實(shí)現(xiàn)斷路器的分合閘控制功能。其中合閘回路igbt最大額定電流能力達(dá)160a，滿足目前27.5kv永磁操作機(jī)構(gòu)分合閘功率要求。

2、然而，igbt在關(guān)斷過(guò)程中，由于集電極電流的快速變化(di/dt)，會(huì)在系統(tǒng)雜散電感上產(chǎn)生感應(yīng)電壓，這個(gè)感應(yīng)電壓疊加在母線電壓上，可能導(dǎo)致igbt承受高于平常的電壓應(yīng)力，形成電壓尖峰。這種電壓尖峰如果過(guò)大，可能會(huì)對(duì)igbt造成永久性損壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明通過(guò)提供一種斷路器驅(qū)動(dòng)電路及其控制方法，以解決現(xiàn)有斷路器驅(qū)動(dòng)電路在關(guān)斷過(guò)程中所形成的電壓尖峰可能會(huì)對(duì)igbt造成永久性損壞的技術(shù)問(wèn)題。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

3、一方面，提供一種斷路器驅(qū)動(dòng)電路，包括由左橋臂和右橋臂組成的h橋和處理器；所述左橋臂包括第一上橋臂和第一下橋臂，所述右橋臂包括第二上橋臂和第二下橋臂；每個(gè)橋臂上各設(shè)有一igbt，各igbt的柵極分別與一驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)輸出端電連接，各驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)輸入端均與所述處理器電連接；h橋的橫橋上串聯(lián)有斷路器的驅(qū)動(dòng)線圈，所述驅(qū)動(dòng)線圈與一rdc吸收電路并聯(lián)；

4、所述處理器被配置為：

5、斷路器合閘時(shí)，驅(qū)動(dòng)第一上橋臂和第二下橋臂上的igbt同時(shí)導(dǎo)通；

6、斷路器分閘時(shí)，驅(qū)動(dòng)第二上橋臂上的igbt先關(guān)斷，第一下橋臂上的igbt延時(shí)關(guān)斷。

7、由此，本發(fā)明在分閘時(shí)先讓第二上橋臂上的igbt關(guān)斷，第一下橋臂上的igbt此時(shí)還是導(dǎo)通狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)線圈一端通過(guò)下管聯(lián)通gnd(此地為驅(qū)動(dòng)電源的大電容地)，讓尖峰電壓有一定的泄放渠道，這樣能抑制一部分尖峰電壓。加上rdc吸收電路抑制一部分尖峰電壓，形成疊加效應(yīng)，從而更好地抑制igbt驅(qū)動(dòng)尖峰電壓。其次，與僅配置有rdc吸收電路的斷路器驅(qū)動(dòng)電路相比，在相同的尖峰抑制效果下，本發(fā)明rdc吸收電路中的電容(1000pf左右的貼片電容，尺寸約為3.2×2.5×2.8mm)相對(duì)于現(xiàn)有rdc吸收電路中的電容(一般為1uf的cbb電容，尺寸約為29×20×14mm)大大降低，不僅降低了成本，而且大大降低了rdc吸收電路的空間占地。此外，現(xiàn)有rdc吸收電路中使用的cbb電容發(fā)熱嚴(yán)重，還需額外設(shè)計(jì)散熱空間，本發(fā)明由于采用了貼片電容，不需要再額外設(shè)計(jì)散熱空間。

8、在一些實(shí)施例中，所述rdc吸收電路包括第一二極管、第一電容和第一電阻；所述第一二極管的正極接所述驅(qū)動(dòng)線圈的一端，負(fù)極分別接第一電容、第一電阻的一端，第一電容、第一電阻的另一端接所述驅(qū)動(dòng)線圈的另一端。

9、在一些實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)電路為光耦驅(qū)動(dòng)電路。

10、在一些實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)電路包括光耦、第二電阻、第三電阻、第一穩(wěn)壓二極管和第二穩(wěn)壓二極管；所述光耦具有第一引腳、第二引腳、第三引腳和第四引腳；所述第一引腳接電源正極，所述第二引腳接所述處理器，所述第三引腳接igbt的柵極，所述第四引腳接+12v電源；所述第二電阻的一端接所述第三引腳與igbt的柵極之間的一電連接點(diǎn)，另一端接-5v電源；所述第一穩(wěn)壓二極管的陽(yáng)極接所述第三引腳與igbt的柵極之間的一電連接點(diǎn)，陰極接所述第二穩(wěn)壓二極管的陰極，所述第二穩(wěn)壓二極管的陽(yáng)極接地；所述第三電阻的一端接所述第三引腳與igbt的柵極之間的一電連接點(diǎn)，另一端接地。

11、在一些實(shí)施例中，所述第一引腳與電源正極之間接有第四電阻。

12、在一些實(shí)施例中，所述第一下橋臂上的igbt關(guān)斷的延時(shí)時(shí)間為70-100ms。關(guān)斷的延時(shí)時(shí)間若太長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致不能滿足時(shí)間響應(yīng)要求，太短則會(huì)導(dǎo)致尖峰抑制效果不佳。

13、又一方面，提供一種上述斷路器驅(qū)動(dòng)電路的控制方法，其包括如下步驟：

14、驅(qū)動(dòng)斷路器合閘時(shí)，使第一上橋臂和第二下橋臂上的igbt同時(shí)導(dǎo)通；

15、驅(qū)動(dòng)斷路器分閘時(shí)，使第二上橋臂上的igbt先關(guān)斷，第一下橋臂上的igbt延時(shí)關(guān)斷。

16、在一些實(shí)施例中，所述第一下橋臂上的igbt關(guān)斷的延時(shí)時(shí)間為70-100ms。關(guān)斷的延時(shí)時(shí)間若太長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致不能滿足時(shí)間響應(yīng)要求，太短則會(huì)導(dǎo)致尖峰抑制效果不佳。

17、本發(fā)明至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：

18、1、本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電路有效地抑制了igbt尖峰電壓，提高了igbt模塊工作時(shí)的安全系數(shù)，降低尖峰電壓對(duì)電路的影響。

19、2、本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電路降低了rdc吸收電路模塊的成本和空間占地。

技術(shù)特征：

1.一種斷路器驅(qū)動(dòng)電路，包括由左橋臂和右橋臂組成的h橋和處理器；所述左橋臂包括第一上橋臂和第一下橋臂，所述右橋臂包括第二上橋臂和第二下橋臂；其特征在于：每個(gè)橋臂上各設(shè)有一igbt，各igbt的柵極分別與一驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)輸出端電連接，各驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)輸入端均與所述處理器電連接；h橋的橫橋上串聯(lián)有斷路器的驅(qū)動(dòng)線圈，所述驅(qū)動(dòng)線圈與一rdc吸收電路并聯(lián)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斷路器驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于：所述rdc吸收電路包括第一二極管、第一電容和第一電阻；所述第一二極管的正極接所述驅(qū)動(dòng)線圈的一端，負(fù)極分別接第一電容、第一電阻的一端，第一電容、第一電阻的另一端接所述驅(qū)動(dòng)線圈的另一端。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的斷路器驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于：所述驅(qū)動(dòng)電路為光耦驅(qū)動(dòng)電路。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的斷路器驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于：所述驅(qū)動(dòng)電路包括光耦、第二電阻、第三電阻、第一穩(wěn)壓二極管和第二穩(wěn)壓二極管；所述光耦具有第一引腳、第二引腳、第三引腳和第四引腳；所述第一引腳接電源正極，所述第二引腳接所述處理器，所述第三引腳接igbt的柵極，所述第四引腳接+12v電源；所述第二電阻的一端接所述第三引腳與igbt的柵極之間的一電連接點(diǎn)，另一端接-5v電源；所述第一穩(wěn)壓二極管的陽(yáng)極接所述第三引腳與igbt的柵極之間的一電連接點(diǎn)，陰極接所述第二穩(wěn)壓二極管的陰極，所述第二穩(wěn)壓二極管的陽(yáng)極接地；所述第三電阻的一端接所述第三引腳與igbt的柵極之間的一電連接點(diǎn)，另一端接地。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的斷路器驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于：所述第一引腳與電源正極之間接有第四電阻。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的斷路器驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于：所述第一下橋臂上的igbt關(guān)斷的延時(shí)時(shí)間為70-100ms。

7.一種如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述斷路器驅(qū)動(dòng)電路的控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的斷路器驅(qū)動(dòng)電路的控制方法，其特征在于：所述第一下橋臂上的igbt關(guān)斷的延時(shí)時(shí)間為70-100ms。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種斷路器驅(qū)動(dòng)電路及其控制方法，其包括由左橋臂和右橋臂組成的H橋；左橋臂包括第一上橋臂和第一下橋臂，右橋臂包括第二上橋臂和第二下橋臂；每個(gè)橋臂上各設(shè)有一IGBT，各IGBT的柵極分別與一驅(qū)動(dòng)電路電連接；H橋的橫橋上串聯(lián)有斷路器的驅(qū)動(dòng)線圈，驅(qū)動(dòng)線圈與一RDC吸收電路并聯(lián)；驅(qū)動(dòng)電路被配置為：驅(qū)動(dòng)斷路器合閘時(shí)，使第一上橋臂和第二下橋臂上的IGBT同時(shí)導(dǎo)通；驅(qū)動(dòng)斷路器分閘時(shí)，使第二上橋臂上的IGBT先關(guān)斷，第一下橋臂上的IGBT延時(shí)關(guān)斷。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠有效抑制IGBT尖峰電壓，提高IGBT模塊工作時(shí)的安全系數(shù)，降低尖峰電壓對(duì)電路的影響，還能降低RDC吸收電路模塊的成本和空間占地。

技術(shù)研發(fā)人員：張曉虎,曹彥雙,姜鵬,孫榮豪
受保護(hù)的技術(shù)使用者：通號(hào)（長(zhǎng)沙）軌道交通控制技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6