[发明专利]一种过电流保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种过电流保护的方法，特别涉及功率半导体器件的过流保护方法。

背景技术

在当前的变换系统中，通常包含IGBT、IGCT等功率半导体器件，为了避免这些元件过流损坏，需要设计过流保护装置。传统的过电流保护装置一般包括电流采样转换单元、电流比较单元、保护动作单元等单元。电流比较单元将电流采样转换单元输出的电流值，与整定的过电流阈值点进行比较，当电流达到阈值时，触发保护动作单元，对IGBT等功率半导体器件进行保护，使其禁止工作，达到保护目的。而功率半导体器件的过电流能力通常与其当前内部的结温等有密切关系，即结温低时，其瞬时过电流能力强；而结温高时，其瞬时过电流能力弱。在上述的保护方式中，由于未考虑该因素，当整定电流阈值过大时，会导致不能可靠的进行过电流保护；而整定电流阈值过小则不能充分利用该功率半导体器件的过电流能力。例如：某一开关元件冷态时的瞬时过电流能力为300A，而长时间不间断通过电流的极限能力为150A，若将上述电流阈值整定为300A，则可以确保冷态时电流超过300A时能够有效保护，但是如果该功率半导体器件已经不间断通过150A电流2小时后，其结温已经接近极限情况了，此时，其通过180A的过电流将导致其过流损坏，因此导致上述整定的300A电流阈值不能可靠保护，而整定值设为180A又不能充分利用其冷态时的过电流能力。由上例可知，若按照上述公知的不得过流保护方式，在充分利用功率半导体器件过流能力以及可靠地保护两方面不能同时兼顾。

发明内容

本发明是克服现有技术的不足，提供一种可靠性高，且对功率半导体器件过电流能力的利用率显著增强的过电流保护方法。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

本发明一种过电流保护方法，包括电流采样转换单元、电流比较单元、保护动作单元，还包括对过电流阈值点I_CM进行动态调整的过电流阈值运算单元，将上述电流采样转换单元输出的电流值I作为上述过电流阈值运算单元的一个输入量I₁，过电流阈值运算单元对输入量I₁进行动态调整得到一个输出量I₂作为电流阈值点I_CM，将上述电流采样转换单元输出的电流值I作为电流比较单元的输入量I_C与动态调整过的电流阈值点I_CM输入上述电流比较单元进行比较，当电流I_C达到阈值点I_CM时，触发上述保护动作单元进行保护。

优选地，所述的输出量I₂是随其输入I₁以及时间t变化的非常数函数I₂＝f(I₁，t)。

优选地，所述的I₂＝f(I₁，t)由复合函数I₂＝H(Z(I₁，t))给出，且有H(Z)为Z的单调减函数，即有其中Z为被保护对象的温升。

优选地，所述的Z由状态方程来确定，其中g为该时刻的由于电流I₁引起的被保护对象的损耗，s为该时刻t所对应的被保护对象的散热，Z₀为t＝t₀时刻温升的初始值。

本发明由于采用上述技术方案，实现了被保护对象的电流阈值的动态调整，从而保证在不损害被保护对象的前提下，充分利用被保护对象的过电流能力。

附图说明

图1所示为本发明的原理框图。

图2所示为本发明的过电流阈值运算单元运算框图。

图3所示为本发明的运算实例框图。

图4所示为本发明保护对象的结温温升Z和通过电流t的曲线图。

图5所示为本发明保护对象的结温温升Z和电流阈值I₂的曲线图。

具体实施方式

为了使公众能充分了解本发明的技术实质和有益效果，申请人将在下面结合附图对本发明的具体实施方式详细描述，但申请人对实施例的描述不是对技术方案的限制，任何依据本发明的构思作形式而非实质的变化都应当视为发明的保护范围。

请参阅图1、图2、图3，一种过电流保护装置，包括电流采样转换单元、电流比较单元、保护动作单元，还包括对过电流阈值点I_CM进行动态调整的过电流阈值运算单元，上述过电流阈值运算单元至少包含一个输入量I₁，其通过运算产生至少一个输出量I₂。