[发明专利]一种基于数字滤波的IGBT综合过电流保护方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于数字滤波的IGBT综合过电流保护方法。根据过电流水平，把过电流分为短路过电流保护和系统过电流保护两级，主控单元完成系统过电流保护判别，驱动单元实现短路过电流保护判别及IGBT关断逻辑，二者联合完成IGBT的快速过电流保护功能，相较于目前普遍采用的采样值瞬时过电流保护方法，此实现方法动作速度快，延时离散性小，驱动单元内不需要设置电流采集回路，及过电流判断器件，既减少了驱动单元体积，又节约了成本。

技术领域

本专利涉及电力电子技术领域，尤其是一种过电流保护技术。

背景技术

当前大功率电力电子设备应用越来越多，如变流器、静止无功发生器(SVG)、有源滤波器(APF)等，这些设备中，主电路的核心电力电子器件都是全关断器件IGBT。

为保证电力电子设备运行过程中IGBT器件的安全，必须配置IGBT过电流保护。针对IGBT器件的特点，其过电流保护包括短路过电流保护和系统过电流保护，系统过电流是指电流大于IGBT最大峰值电流，但是小于短路阀值电流，而短路过电流即指电流大于IGBT的短路阀值电流。一般情况下IGBT最大峰值电流为正常运行电流的1.2～2倍，而短路阀值电流则为正常运行电流的4～5倍。电流越大，对IGBT造成的危害越大，IGBT工作电流在最大峰值电流时可安全运行2ms，而IGBT短路时，则必须在10μs左右时间内关断。

传统的瞬时采样值过电流保护，直接将采样所得电流瞬时值与IGBT能承受的最大峰值电流进行比较，以此来作为保护动作的判别条件，此方法虽然易于实现，但是保护动作延时离散性大，难于满足IGBT快速过电流保护的需求。

发明内容

发明目的：提供一种基于数字滤波的IGBT综合过电流保护方法，解决现有过电流保护中保护动作延时离散性大的问题。

本发明同时提供了解决上述技术问题的一种基于数字滤波的IGBT综合过电流保护系统。

技术方案：为了达到上述目的，本发明基于数字滤波的IGBT综合过电流保护方法可采用以下技术方案

一种基于数字滤波的IGBT综合过电流保护方法，通过主控单元实时采集交流电流信号，并计算得到电流有效值，在每个计算周期内将电流有效值与预设的IGBT电流限值比较，当电流有效值大于IGBT电流限值而小于短路阀值电流时，由主控单元的系统过流保护发出指令给驱动单元来关断IGBT；当IGBT电流大于短路阀值电流时，通过IGBT驱动单元直接判断，并关断IGBT；判断原则为，IGBT驱动单元实时采集驱动电压，当驱动电压大于电压限值时，则关断IGBT。

而对应上述过电流保护方法的技术方案，本发明同时提供一种基于数字滤波的IGBT综合过电流保护系统的技术方案：

包括：

主控单元，用以实时采集交流电流信号，并计算得到电流有效值，在每个计算周期内将电流有效值与预设的IGBT电流限值比较，当电流有效值大于IGBT电流限值而小于短路阀值电流时，由主控单元的系统过流保护发出指令给驱动单元来关断IGBT；

驱动单元，用以实时采集驱动电压，当驱动电压大于电压限值时，则关断IGBT。

采用上述技术手段，本发明的优点是：

(1)主控单元实时采集交流信号，实时计算有效值，保护动作快速，动作延时离散性小，且该计算方法易于实现。

(2)IGBT驱动单元实现短路过电流保护判别，主控单元实现系统过电流保护判别，二者过流保护电流定值采用高低梯级配置，联合实现快速过电流保护。

(3)在主控单元实现的基于数字滤波的系统过电流保护，占用主控单元资源极少，但IGBT驱动单元节约了电流采集回路、过电流判断等硬件器件，降低了驱动单元硬件成本。

附图说明