一種變頻器igbt短路保護(hù)回路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種變頻器IGBT短路保護(hù)回路，其在原有的變頻器IGBT短路保護(hù)回路的基礎(chǔ)上增設(shè)有用于提前降低IGBT的柵極電壓或關(guān)閉IGBT的降柵極電壓電路，此降柵極電壓電路的輸入端連接于短路飽和檢測(cè)電路的輸出端，此降柵極電壓電路的輸出端與驅(qū)動(dòng)放大電路的輸出端共同連接至IGBT的柵極。本實(shí)用新型的短路保護(hù)回路檢測(cè)IGBT的Vds電壓值，判斷是否發(fā)生過(guò)電流短路，在程序執(zhí)行關(guān)閉動(dòng)作前，提前降低IGBT的柵極電壓，在電流很小，很短時(shí)間內(nèi)保護(hù)IGBT，很好地避免了由于外部輸出短路造成IGBT模塊損壞、影響正常工作、存在安全隱患等問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種變頻器丨GBT短路保護(hù)回路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及變頻器IGBT短路保護(hù)回路，具體是指一種提前降低柵極電壓的短路保護(hù)回路。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的變頻器IGBT短路保護(hù)回路如圖1所示，包括短路飽和檢測(cè)電路、第一光耦隔離電路、CPU、緩沖器、第二光耦隔離電路、驅(qū)動(dòng)放大電路和IGBT模塊，短路飽和檢測(cè)電路的輸出端連接第一光耦隔離電路的輸入端，短路飽和檢測(cè)電路的采樣端連接IGBT的漏極端(d)和源極端(S)，第一光耦隔離電路的輸出端連接CPU的輸入端，CPU的輸出端依次連接緩沖器、第二光耦隔離電路、驅(qū)動(dòng)放大電路和IGBT。這種變頻器IGBT短路保護(hù)回路，通過(guò)檢測(cè)IGBT的漏極-源極電壓Vds的高低，構(gòu)成短路保護(hù)回路，其作用是抑制IGBT的Id電流持續(xù)升高，避免因過(guò)電流發(fā)熱或關(guān)閉時(shí)承受過(guò)高的Vds電壓而損壞IGBT。在變頻器實(shí)際使用中，特別是大功率IGBT模塊，由于短路導(dǎo)致流過(guò)IGBT的漏極-源極電流急劇升高，然而由于短路保護(hù)的電路檢測(cè)延時(shí)、響應(yīng)延時(shí)，導(dǎo)致在這段時(shí)間內(nèi)，IGBT模塊承受的電流繼續(xù)增大，由于IGBT承受的短路時(shí)間和電流大小的成反比關(guān)系，增加了損壞風(fēng)險(xiǎn)系數(shù);且IGBT模塊的米勒電容存在，在很高的Id電流情況下執(zhí)行硬關(guān)閉，會(huì)導(dǎo)致很高的di/dt，漏極與源極承受很高的電壓峰值，如果超過(guò)最大允許電壓值就會(huì)損壞IGBT模塊，導(dǎo)致整臺(tái)變頻器報(bào)廢.有鑒于此，本發(fā)明人針對(duì)現(xiàn)有變頻器短路保護(hù)回路存在的問(wèn)題進(jìn)行了深入研究，本案由此產(chǎn)生。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目是在于提供一種變頻器IGBT短路保護(hù)回路，其能夠在變頻器的IGBT發(fā)生短路時(shí)提高承受短路電流的能力，一方面可以保護(hù)器件，另一方面不用在短路電流值較低時(shí)執(zhí)行關(guān)閉，減小di/dt引起過(guò)電壓的問(wèn)題。
[0004]為了達(dá)成上述目的，本實(shí)用新型的解決方案是:
[0005]—種變頻器IGBT短路保護(hù)回路，包括短路飽和檢測(cè)電路、第一光耦隔離電路、CPU、緩沖器、第二光耦隔離電路、驅(qū)動(dòng)放大電路和IGBT，短路飽和檢測(cè)電路的輸出端連接第一光耦隔離電路的輸入端，短路飽和檢測(cè)電路的采樣端連接IGBT的漏極端和源極端，第一光耦隔離電路的輸出端連接(PU的輸入端，CPU的輸出端依次連接緩沖器、第二光耦隔離電路、驅(qū)動(dòng)放大電路和IGBT;還包括用于提前降低IGBT的柵極電壓或關(guān)閉IGBT的降柵極電壓電路，此降柵極電壓電路的輸入端連接于短路飽和檢測(cè)電路的輸出端，此降柵極電壓電路的輸出端與驅(qū)動(dòng)放大電路的輸出端共同連接至IGBT的柵極。
[0006]所述降柵極電壓電路具有PNP第一晶體開(kāi)關(guān)和NPN第二晶體開(kāi)關(guān)，PNP第一晶體開(kāi)關(guān)的基極連接于所述短路飽和檢測(cè)回路的輸出端，PNP第一晶體開(kāi)關(guān)的集電極連接于NPN第二晶體開(kāi)關(guān)的基極，NPN第二晶體開(kāi)關(guān)的集電極連接所述IGBT的柵極。
[0007]采用上述方案后，本實(shí)用新型一種變頻器IGBT短路保護(hù)回路，其在現(xiàn)有的短路保護(hù)電路的基礎(chǔ)上，增加了降柵極電壓電路，用于提前降低IGBT的柵極電壓或關(guān)閉IGBT，增強(qiáng)耐短路電流的能力和提前保護(hù)器件。當(dāng)變頻器發(fā)生短路時(shí)，短路飽和檢測(cè)電路動(dòng)作，送Fault故障信號(hào)給CPU響應(yīng)處理，然后輸出執(zhí)行關(guān)閉驅(qū)動(dòng)放大電路，在此過(guò)程中，IGBT承受的短路電流急劇升高，在電流很高時(shí)執(zhí)行關(guān)閉動(dòng)作，關(guān)閉時(shí)間較長(zhǎng)，且容易由于過(guò)高的di/dt產(chǎn)生過(guò)高的Vds電壓尖峰，過(guò)高的電流在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量和過(guò)高的di/dt產(chǎn)生過(guò)高的Vds電壓尖峰，都是造成器件損壞的因素。此時(shí)利用降柵極電壓電路與短路飽和檢測(cè)電路結(jié)合，當(dāng)短路飽和檢測(cè)電路檢測(cè)為短路時(shí)，一方面送Fault故障信號(hào)給CPU進(jìn)行處理執(zhí)行關(guān)閉動(dòng)作，另一方面通過(guò)降柵極電壓電路在較短時(shí)間和較小的Ids電流時(shí)執(zhí)行關(guān)閉IGBT，由此避免了由于過(guò)高的電流在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量和過(guò)高的di/dt產(chǎn)生過(guò)高的Vds電壓尖峰損壞IGBT，確保了變頻器的安全工作。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是現(xiàn)有的變頻器IGBT短路保護(hù)回路的電路原理框圖；
[0009]圖2是本實(shí)用新型的電路原理框圖；
[0010]圖3是本實(shí)用新型的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]為了進(jìn)一步解釋本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面通過(guò)具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)闡述。
[0012]本實(shí)用新型的變頻器IGBT短路保護(hù)回路與現(xiàn)有的變頻器IGBT短路保護(hù)回路的區(qū)別在于:增設(shè)有用于提前降低IGBT的柵極電壓或關(guān)閉IGBT的降柵極電壓電路。
[0013]本實(shí)用新型一種變頻器IGBT短路保護(hù)回路，如圖2所示，包括短路飽和檢測(cè)電路1、第一光耦隔離電路2、CPU 3、緩沖器4、第二光耦隔離電路5、驅(qū)動(dòng)放大電路6和IGBT 7，短路飽和檢測(cè)電路I的輸出端連接第一光耦隔離電路2的輸入端，短路飽和檢測(cè)電路I的采樣端連接IGBT 7的漏極端(d)和源極端(s)，第一光耦隔離電路2的輸出端連接CPU 3的輸入端，CPU 3的輸出端依次連接緩沖器4、第二光耦隔離電路5、驅(qū)動(dòng)放大電路6和IGBT 7。還包括用于提前降低IGBT 7的柵極電壓或關(guān)閉IGBT 7的降柵極電壓電路8，此降柵極電壓電路8的輸入端連接于短路飽和檢測(cè)電路I的輸出端，此降柵極電壓電路8的輸出端與驅(qū)動(dòng)放大電路6的輸出端共同連接至IGBT 7的柵極。
[0014]結(jié)合圖3所示，降柵極電壓電路8具有PNP第一晶體開(kāi)關(guān)Tl、NPN第二晶體開(kāi)關(guān)T2、電阻Rl、電阻R3、電阻R4、電阻R5和電阻R8，PNP第一晶體開(kāi)關(guān)TI的基極通過(guò)電阻R5連接于短路飽和檢測(cè)回路I的比較器ICI的輸出端，PNP第一晶體開(kāi)關(guān)TI的集電極通過(guò)電阻RI連接于NPN第二晶體開(kāi)關(guān)T2的基極，NPN第二晶體開(kāi)關(guān)T2的集電極通過(guò)電阻R8連接IGBT 7(Q2)的柵極。當(dāng)然，降低柵極電壓電路8還可以為其他任意形式，只要能夠檢測(cè)短路并提前降低IGBT柵極電壓即可。
[0015]本實(shí)用新型的變頻器IGBT短路保護(hù)回路工作在兩種狀態(tài):一種是無(wú)短路狀態(tài)；二短路狀態(tài)。
[0016]無(wú)短路狀態(tài)時(shí)，IGBT飽和導(dǎo)通，Id電流小于額定電流，漏極-源級(jí)電壓Vds電壓低，比較器ICl的反向端電壓Vin小于參考基準(zhǔn)電壓Vref，比較器輸出端Vout為高電平，F(xiàn)ault故障信號(hào)和降柵極電壓電路8不動(dòng)作。
[0017]短路狀態(tài)時(shí)，Id電流是IGBT額定電流的數(shù)倍，導(dǎo)致Vds電壓的升高，大于Vref比較器的參考電壓，短路飽和檢測(cè)回路I的比較器ICl輸出out為低電平，一路通過(guò)光耦PCl將Fault信號(hào)送給CPU(IC2)執(zhí)行動(dòng)作，關(guān)閉驅(qū)動(dòng)的六相信號(hào)；另一路使降柵極電壓電路8的PNP第一晶體開(kāi)關(guān)TI和NPN第二晶體開(kāi)關(guān)T2動(dòng)作，將IGBT (Q2)的柵極電壓降低，在IGBT (Q2)電流比較小的時(shí)刻執(zhí)行關(guān)閉動(dòng)作，直致CPU(IC2)的六相關(guān)閉信號(hào)到來(lái)結(jié)束動(dòng)作。
[0018]上述實(shí)施例和圖式并非限定本實(shí)用新型的產(chǎn)品形態(tài)和式樣，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對(duì)其所做的適當(dāng)變化或修飾，皆應(yīng)視為不脫離本實(shí)用新型的專(zhuān)利范疇。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種變頻器IGBT短路保護(hù)回路，包括短路飽和檢測(cè)電路、第一光耦隔離電路、CPU、緩沖器、第二光耦隔離電路、驅(qū)動(dòng)放大電路和IGBT，短路飽和檢測(cè)電路的輸出端連接第一光耦隔離電路的輸入端，短路飽和檢測(cè)電路的采樣端連接IGBT的漏極端和源極端，第一光耦隔離電路的輸出端連接CPU的輸入端，CPU的輸出端依次連接緩沖器、第二光耦隔離電路、驅(qū)動(dòng)放大電路和IGBT;其特征在于:還包括用于提前降低IGBT的柵極電壓或關(guān)閉IGBT的降柵極電壓電路，此降柵極電壓電路的輸入端連接于短路飽和檢測(cè)電路的輸出端，此降柵極電壓電路的輸出端與驅(qū)動(dòng)放大電路的輸出端共同連接至IGBT的柵極。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變頻器IGBT短路保護(hù)回路，其特征在于:所述降柵極電壓電路具有PNP第一晶體開(kāi)關(guān)和NPN第二晶體開(kāi)關(guān)，PNP第一晶體開(kāi)關(guān)的基極連接于所述短路飽和檢測(cè)回路的輸出端，PNP第一晶體開(kāi)關(guān)的集電極連接于NPN第二晶體開(kāi)關(guān)的基極，NPN第二晶體開(kāi)關(guān)的集電極連接所述IGBT的柵極。
【文檔編號(hào)】H02H7/12GK205565702SQ201620167798
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年3月4日
【發(fā)明人】陳立升, 張鐳, 蔡光熠, 王天來(lái), 陳志成
【申請(qǐng)人】泉州市桑川電氣設(shè)備有限公司