一種變頻器檢測(cè)保護(hù)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及變頻器IGBT逆變橋驅(qū)動(dòng)保護(hù)領(lǐng)域，尤其是用于變頻器IGBT器件短路 保護(hù)和電流過(guò)大的一種變頻器檢測(cè)保護(hù)電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，變頻器在工業(yè)控制中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，變頻調(diào)速系統(tǒng)已成為電力電子傳 動(dòng)領(lǐng)域的主流調(diào)速方式； 變頻器是整個(gè)交流變頻調(diào)速系統(tǒng)中的核心控制裝置，其穩(wěn)定性和可靠性對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的 影響至關(guān)重要。在發(fā)生故障時(shí)，首要要做的是盡量將故障帶來(lái)的損傷降到最小，避免變頻器 的關(guān)鍵元器件發(fā)生損壞。變頻器自身具有各種各樣的保護(hù)電路，如，過(guò)壓、欠壓、超溫、過(guò)載、 過(guò)電流、短路電流等保護(hù)功能，以保證變頻器在遇到上述的異常狀況時(shí)，合理地降低損失， 可靠地關(guān)斷IGBT器件的輸出； IGBT是全控型功率半導(dǎo)體器件，為電壓型驅(qū)動(dòng)方式，具有驅(qū)動(dòng)功率小，飽和管壓降低的 優(yōu)點(diǎn)，是大多數(shù)變頻器三相逆變橋的首選功率器件。大多數(shù)情況下，IGBT損壞的原因主要 有三種：一是IGBT退出飽和區(qū)進(jìn)入放大區(qū)，使得器件開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗變大；二是IGBT 發(fā)生上下橋臂直接導(dǎo)通，瞬間將產(chǎn)生極高的短路電流，使IGBT損壞；三是變頻器的輸出側(cè) 發(fā)生短路或電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)，變頻器中會(huì)流過(guò)很大的電流，從而造成電力電子功率器IGBT件損 壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種響應(yīng)迅速，關(guān)斷可靠，性價(jià)比較高的變頻 器的檢測(cè)保護(hù)電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)IGBT功率器件欠飽和區(qū)管壓降的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在IGBT發(fā)生短路和 過(guò)電流時(shí)可靠關(guān)斷，能夠有效及時(shí)地檢測(cè)IGBT中流過(guò)的短路和過(guò)大電流，穩(wěn)定可靠地關(guān)斷 電力電子器件的保護(hù)控制電路。
[0004] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案是，一種變頻器檢測(cè)保護(hù)電路，包括管壓降采 樣單元、比較器單元、負(fù)壓鉗位單元、3120光稱驅(qū)動(dòng)單元、參考電位單元、過(guò)流保護(hù)輸出電路 單元和IGBT主電路單元。其中： 所述管壓降采樣單元的輸入端連接到IGBT主電路單元，用于檢測(cè)反映 IGBT中流過(guò)電 流的管壓降； 所述比較器單元的輸入端連接到管壓降采樣單元的輸出端，用于采樣到的反映 IGBT 管壓降的電壓值達(dá)到某個(gè)設(shè)定的閾值時(shí)，輸出低電平電壓值； 所述過(guò)流保護(hù)輸出電路單元的輸入端連接到比較器單元的輸出端，用于在比較器單元 輸出低電平時(shí)，輸出單兀的光I禹二極管導(dǎo)通，輸出低電平保護(hù)信號(hào)； 所述負(fù)壓鉗位單元的輸入端連接到3120驅(qū)動(dòng)光耦單元，比較器單元的輸入端連接到 負(fù)壓鉗位單元的輸出端，用于在IGBT關(guān)斷期間，將比較器單元的反向輸入端鉗位在一個(gè)負(fù) 電壓值，避免誤保護(hù)的發(fā)生； 所述參考電位單元的輸入端連接到+15V電源，輸出端連接到比較器單元，用于給比較 器單元的同相輸入端提供固定的參考電位。
[0005] 所述IGBT主電路單元的輸入端連接到直流母線，輸出端連接到管壓降采樣單元， 該IGBT主電路單元的上3管的集電極連接到所述管壓降采樣單元，該單元用于根據(jù)IGBT 流過(guò)的電流值與管壓降電壓值成一定曲線關(guān)系的現(xiàn)象，檢測(cè)IGBT中發(fā)生的短路和過(guò)大電 流。
[0006] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比的有益效果是，本發(fā)明所述的電路過(guò)大檢測(cè)保護(hù)電路直接 檢測(cè)功率器件管壓降，響應(yīng)速度更快，大多數(shù)情況下，IGBT器件的短路電流耐受時(shí)間較短， 對(duì)保護(hù)電路的反映時(shí)間要求極高，短路信號(hào)更快的動(dòng)作速度保證了對(duì)IGBT器件的最大限 度的可靠保護(hù)，通過(guò)采樣功率器件IGBT的集電極與發(fā)射極兩端的管壓降，實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器逆 變橋三個(gè)上橋臂功率IGBT管的電流采樣檢測(cè)，在發(fā)生上下橋臂直通短路或電流過(guò)大的情 況下，可靠地關(guān)斷6路PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從而可靠地關(guān)斷6個(gè)功率IGBT管。
【附圖說(shuō)明】
[0007] 下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0008] 圖1為一種變頻器檢測(cè)保護(hù)電路的邏輯功能框圖，其中，IGBT主電路單元中的 IGBT是絕緣柵雙極型晶體管，3120光耦驅(qū)動(dòng)單元中的驅(qū)動(dòng)光耦3120是IGBT門極驅(qū)動(dòng)光 奉禹。
[0009] 圖2為一種變頻器檢測(cè)保護(hù)電路的電路圖，其中，電阻R2與二極管D2串聯(lián)后，接 直流母線正端；電阻R5與二極管Dl串聯(lián)后，接驅(qū)動(dòng)光耦3120的6腳。
[0010] 圖3為一種變頻器檢測(cè)保護(hù)電路的3120光耦驅(qū)動(dòng)單元中，驅(qū)動(dòng)光耦3120的功能 框圖。其中，N/C是空腳，無(wú)連接；ANODE是初級(jí)二極管陽(yáng)極；CATHODE是初級(jí)二極管陰極；VO 是次級(jí)推挽輸出；Zro是次級(jí)電源腳；F25是次級(jí)參考地。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 如圖1所示，一種變頻器檢測(cè)保護(hù)電路，包括管壓降采樣單元11、比較器單元12、 負(fù)壓鉗位單元13、3120光耦驅(qū)動(dòng)單元14、參考電位單元15、過(guò)流保護(hù)輸出電路單元16和 IGBT主電路單元17。其中，管壓降采樣單元11的輸入端連接到IGBT主電路單元17的IGBT 功率器件的集電極，用于檢測(cè)變頻器運(yùn)行過(guò)程中IGBT功率器件集電極C和發(fā)射極E兩端的 管壓降；比較器單元12的輸入端連接到管壓降采樣單元11的輸出端，用于在比較器單元 12的反相輸入端電位高于同相輸入端的參考電位時(shí)，輸出低電平，使得輸出光f禹導(dǎo)通；負(fù) 壓鉗位單元13的輸入端連接到3120光耦驅(qū)動(dòng)單元14的驅(qū)動(dòng)光耦3120的6腳(驅(qū)動(dòng)光耦 3120的功能框圖如圖3所示)，輸出端連接到比較器單元12的反相輸入端，用于在IGBT關(guān) 斷期間，將比較器單元12的反相輸入端鉗位在一個(gè)固定的負(fù)電位；參考電位單元15的輸入 端連接到+15V電源，輸出端連接到比較器單元12的同相輸入端，用于給比較器單元12的 同相輸入端提供固定的參考電位；3120光耦驅(qū)動(dòng)單元14的輸入端連接到變頻器6路PWM驅(qū) 動(dòng)信號(hào)，輸出端連接到IGBT主電路單元17的6個(gè)IGBT功率器件，在本實(shí)施例中，3120光耦 驅(qū)動(dòng)單元14電路用于實(shí)現(xiàn)6路PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的互鎖、放大和隔離，驅(qū)動(dòng)光耦3120的6腳輸 出+15VS時(shí)，對(duì)應(yīng)的IGBT開通，驅(qū)動(dòng)光耦3120的6腳輸出-9. IV時(shí)，IGBT則可靠關(guān)斷；IGBT 主電路單元17的輸入端連接到直流高壓母線主電路，輸出端連接到三相交流感應(yīng)電機(jī)，該 IGBT主電路單元17的上3管的集電極連接到所述管壓降采樣單11的輸入端，在本實(shí)施例 中，當(dāng)IGBT管中流過(guò)的增大時(shí)，IGBT的管壓降會(huì)按照一定的曲線上升；過(guò)流保護(hù)輸出電路 單元16的輸入端連接到比較器單元12的輸出端，用于實(shí)現(xiàn)比較器單元12輸出低電平時(shí)， 過(guò)流保護(hù)輸出電路單元16的光耦的二極管導(dǎo)通，比較器單元12輸出高電平時(shí)，過(guò)流保護(hù)輸 出電路單元16的光耦的二極管關(guān)斷，以此使得過(guò)流保護(hù)輸出電路單元16輸出高低電平信 號(hào)。上述電路在IGBT功率器件中發(fā)生電流短路或電流過(guò)大情形時(shí)，會(huì)輸出低電平信號(hào)，低 電平信號(hào)接在后級(jí)的封鎖電路中，快速地封鎖6路PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，可靠地保護(hù)IGBT管不受 損壞。
[0012] 如圖2所示，管壓降采樣單元11包括第二二極管D2、第二電阻R2、第一電阻R1、第 一穩(wěn)壓管Z1、第一電容C1、第二電容C2。電阻