專(zhuān)利名稱(chēng)：逆變電路絕緣柵雙極型晶體管的三重保護(hù)法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大功率器件的保護(hù)方法，更確切地說(shuō)是涉及逆變電路中大功率IGBT器件(Insulator Gate Bipolar Trarsistor，絕緣柵雙極型晶體管)的保護(hù)方法。
IGBT作為電力電子器件已得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在電源逆變電路的輸出驅(qū)動(dòng)電路中已普遍使用大功率的IGBT器件(連接成橋路)，由于其價(jià)格較高、工作電流較大，在電路設(shè)計(jì)時(shí)需為其配置適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)電路，在器件電流大于一定值時(shí)實(shí)施自動(dòng)保護(hù)，如切斷IGBT驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。但在給于電路保護(hù)的同時(shí)還應(yīng)兼顧到確保設(shè)備的正常運(yùn)行，從不能降低設(shè)備運(yùn)行的可靠性出發(fā)，其保護(hù)電路的動(dòng)作還不能過(guò)于靈敏。


圖1示出傳統(tǒng)的IGBT保護(hù)電路，采用單重保護(hù)法，預(yù)先設(shè)定一個(gè)電流保護(hù)值，并接入比較電路11的一個(gè)輸入端，當(dāng)比較電路另一輸入端上的IGBT電流超過(guò)該電流保護(hù)值時(shí)，比較電路11輸出一永久切斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)，永久關(guān)閉IGBT驅(qū)動(dòng)電路12。這種單重保護(hù)電路的缺點(diǎn)是極易發(fā)生誤保護(hù)，從而影響電源設(shè)備的正常運(yùn)行。
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)逆變電路IGBT的三重保護(hù)法，以三種保護(hù)手段同時(shí)對(duì)IGBT實(shí)施保護(hù)，既能保證IGBT的可靠工作，又能保證電源設(shè)備的正常運(yùn)行。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，逆變電路IGBT的三重保護(hù)法，其特征在于在IGBT驅(qū)動(dòng)電路前設(shè)置一IGBT的三重保護(hù)電路；預(yù)先設(shè)置一單次允許電流設(shè)定值和一單次允許電流的最大設(shè)定值，并接入三重保護(hù)電路，當(dāng)IGBT電流信號(hào)超過(guò)單次允許電流設(shè)定值而小于單次允許電流的最大設(shè)定值時(shí)，三重保護(hù)電路向IGBT驅(qū)動(dòng)電路輸出單次切斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)；當(dāng)IGBT電流信號(hào)反復(fù)超過(guò)單次允許電流設(shè)定值或當(dāng)IGBT電流信號(hào)超過(guò)單次允許電流的最大設(shè)定值時(shí)，三重保護(hù)電路向IGBT驅(qū)動(dòng)電路輸出永久切斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
所述IGBT的三重保護(hù)電路是由第一電壓比較器、第二電壓比較器、積分器和或邏輯門(mén)連接組成的；所述的IGBT電流信號(hào)同時(shí)輸入第一電壓比較器及第二電壓比較器的一個(gè)輸入端，所述的單次允許電流設(shè)定值輸入第一電壓比較器的另一輸入端，所述的單次允許電流的最大設(shè)定值輸入第二電壓比較器的另一輸入端，所述的單次切斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第一電壓比較器輸出，并同時(shí)輸入積分器，積分器輸出累計(jì)過(guò)流保護(hù)信號(hào)至或邏輯門(mén)的一個(gè)輸入端，第二電壓比較器輸出的最大過(guò)流保護(hù)信號(hào)輸入或邏輯門(mén)的另一輸入端，所述的永久切斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)由或邏輯門(mén)輸出。
所述的IGBT驅(qū)動(dòng)電路還向三重保護(hù)電路輸出一用于確定積分器積分時(shí)間的同步信號(hào)，與所述的積分器連接。
本發(fā)明的三重保護(hù)包括單次過(guò)電流保護(hù)、累計(jì)過(guò)流保護(hù)和超過(guò)最大設(shè)定電流時(shí)的保護(hù)，在單次過(guò)電流保護(hù)時(shí)僅關(guān)斷IGBT驅(qū)動(dòng)一次，但不永久關(guān)掉，當(dāng)下一個(gè)IGBT的驅(qū)動(dòng)信號(hào)到來(lái)時(shí)，IGBT仍可被驅(qū)動(dòng)工作，有效地防止了誤保護(hù)；但當(dāng)單次過(guò)電流保護(hù)反復(fù)出現(xiàn)或當(dāng)工作電流超過(guò)設(shè)定的最大電流時(shí)，將永久性關(guān)閉IGBT驅(qū)動(dòng)電路，有效地保護(hù)了IGBT。三重保護(hù)既保證了IGBT的可靠工作，又能保證設(shè)備的正常運(yùn)行。
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)。
圖1是傳統(tǒng)的IGBT單重保護(hù)電路結(jié)構(gòu)原理2是本發(fā)明IGBT三重保護(hù)電路結(jié)構(gòu)原理1說(shuō)明前已述及，不再贅述。
參見(jiàn)圖2，實(shí)施本發(fā)明方法的IGBT三重保護(hù)電路21設(shè)置在IGBT驅(qū)動(dòng)電路22前，由第一電壓比較器211、第二電壓比較器212、積分器213和或邏輯門(mén)214連接構(gòu)成。第一、第二電壓比較器211、212的正輸入端接入IGBT電流信號(hào)，第一電壓比較器211的負(fù)輸入端接入預(yù)先設(shè)定的單次允許電流值信號(hào)，第二電壓比較器212的負(fù)輸入端接入預(yù)先設(shè)定的最大單次允許電流值信號(hào)，第一電壓比較器211輸出單次切斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并同時(shí)送IGBT驅(qū)動(dòng)電路22和積分器213，積分器213輸出的累計(jì)過(guò)流保護(hù)信號(hào)及第二電壓比較器212輸出的最大過(guò)流保護(hù)信號(hào)分別送或邏輯門(mén)214的兩個(gè)輸入端，或邏輯門(mén)213輸出永久切斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)至IGBT驅(qū)動(dòng)電路22，IGBT驅(qū)動(dòng)電路22還向積分器213輸出同步信號(hào)，用于決定積分器213的積分時(shí)間。該同步信號(hào)由IGBT驅(qū)動(dòng)電路22中的控制電路給出，是具有一定寬度的脈沖信號(hào)，其脈沖寬度與IGBT的關(guān)斷時(shí)間相當(dāng)，即積分器213的積分起始時(shí)刻由IGBT的單次過(guò)流時(shí)刻決定，而積分器213的積分停止時(shí)刻由IGBT的關(guān)斷時(shí)刻決定。用于積分的脈沖寬度與IGBT的工作電流大小有關(guān)，電流愈大則積分時(shí)間越長(zhǎng)，進(jìn)入永久保護(hù)的時(shí)間越短，上述性能也正是本發(fā)明設(shè)計(jì)所需要的。
當(dāng)IGBT電流信號(hào)超過(guò)單次允許電流設(shè)定值時(shí)，第一電壓比較器211輸出單次切斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)，首先關(guān)掉IGBT驅(qū)動(dòng)，但并不永久關(guān)掉。當(dāng)下一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)到來(lái)時(shí)，IGBT還可以工作，該單次保護(hù)可防止誤保護(hù)，保證設(shè)備正常運(yùn)行。當(dāng)上述單次保護(hù)反復(fù)出現(xiàn)時(shí)，若不能進(jìn)行有效的監(jiān)視將會(huì)損壞IGBT管，因而設(shè)置了積分器213，用積分電路對(duì)上述單次保護(hù)進(jìn)行監(jiān)視，即當(dāng)反復(fù)出現(xiàn)單次保護(hù)時(shí)，積分器213的輸出電壓會(huì)升高，引起或邏輯門(mén)214輸出狀態(tài)的變化，輸出永久切斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)，關(guān)斷IGBT驅(qū)動(dòng)電路22，該第二重保護(hù)的永久性保護(hù)措施有效保護(hù)了IGBT管，保證其可靠工作。當(dāng)IGBT電流信號(hào)超過(guò)單次允許電流的最大設(shè)定值時(shí)，第二電壓比較器212輸出最大過(guò)流保護(hù)信號(hào)，也引起或邏輯門(mén)214輸出狀態(tài)的變化，輸出永久切斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)，關(guān)斷IGBT驅(qū)動(dòng)電路22，此為本發(fā)明的第三重保護(hù)的永久性保護(hù)措施。
綜上所述，本發(fā)明在逆變電路中，對(duì)IGBT采用三種保護(hù)方式且同時(shí)工作，既保證了IGBT的可靠工作，又保證了設(shè)備的正常運(yùn)行。
權(quán)利要求
1.一種逆變電路IGBT的三重保護(hù)法，其特征在于在IGBT驅(qū)動(dòng)電路前設(shè)置一IGBT的三重保護(hù)電路；預(yù)先設(shè)置一單次允許電流設(shè)定值和一單次允許電流的最大設(shè)定值，并接入三重保護(hù)電路，當(dāng)IGBT電流信號(hào)超過(guò)單次允許電流設(shè)定值而小于單次允許電流的最大設(shè)定值時(shí)，三重保護(hù)電路向IGBT驅(qū)動(dòng)電路輸出單次切斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)；當(dāng)IGBT電流信號(hào)反復(fù)超過(guò)單次允許電流設(shè)定值或當(dāng)IGBT電流信號(hào)超過(guò)單次允許電流的最大設(shè)定值時(shí)，三重保護(hù)電路向IGBT驅(qū)動(dòng)電路輸出永久切斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆變電路IGBT的三重保護(hù)法，其特征在于所述IGBT的三重保護(hù)電路是由第一電壓比較器、第二電壓比較器、積分器和或邏輯門(mén)連接組成的；所述的IGBT電流信號(hào)同時(shí)輸入第一電壓比較器及第二電壓比較器的一個(gè)輸入端，所述的單次允許電流設(shè)定值輸入第一電壓比較器的另一輸入端，所述的單次允許電流的最大設(shè)定值輸入第二電壓比較器的另一輸入端，所述的單次切斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第一電壓比較器輸出，并同時(shí)輸入積分器，積分器輸出累計(jì)過(guò)流保護(hù)信號(hào)至或邏輯門(mén)的一個(gè)輸入端，第二電壓比較器輸出的最大過(guò)流保護(hù)信號(hào)輸入或邏輯門(mén)的另一輸入端，所述的永久切斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)由或邏輯門(mén)輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的逆變電路IGBT的三重保護(hù)法，其特征在于所述的IGBT驅(qū)動(dòng)電路還向三重保護(hù)電路輸出一用于確定積分器積分時(shí)間的同步信號(hào)，與所述的積分器連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種逆變電路IGBT的三重保護(hù)法,是在IGBT驅(qū)動(dòng)電路前設(shè)置三重保護(hù)電路。為三重保護(hù)電路預(yù)置一單次允許電流設(shè)定值和一單次允許電流的最大設(shè)定值,當(dāng)IGBT電流信號(hào)超過(guò)單次允許電流設(shè)定值時(shí),三重保護(hù)電路向IGBT驅(qū)動(dòng)電路輸出單次切斷驅(qū)動(dòng)信號(hào);當(dāng)IGBT電流信號(hào)反復(fù)超過(guò)單次允許電流設(shè)定值或超過(guò)單次允許電流的最大設(shè)定值時(shí),三重保護(hù)電路輸出永久切斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)。既保證設(shè)備正常運(yùn)行,又保證IGBT可靠工作。
文檔編號(hào)H02H7/122GK1259787SQ9910010
公開(kāi)日2000年7月12日 申請(qǐng)日期1999年1月6日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月6日
發(fā)明者尹久春, 吳速 申請(qǐng)人:時(shí)代集團(tuán)公司