[发明专利]一种逆变器IGBT故障预警及保护电路

说明书

本发明涉及一种逆变器IGBT故障预警及保护电路，包括：电流采样电路、信号调理电路、分压调理电路、信号触发电路、电阻、IGBT开关器件。电流采样电路采集IGBT发射极电流，将电流信号转换为电压信号。电流采样电路输出的电压信号经过信号调理电路转换为稳定的电压信号。电压信号经过分压调理电路转换为信号触发电路的输入信号并作为故障信号输出。信号触发电路产生的输出信号通过电阻与IGBT栅极连接，同时通过电阻与驱动信号连接。当IGBT发生短路故障或电流当IGBT发生短路故障或电流过大时，该电路不经过软件控制，控制IGBT栅极驱动信号快速封锁IGBT，实时性强，提高IGBT和逆变器设备的安全性。该电路故障输出信号可以上传至上位机或主控制电路，便于故障定位与故障排除。

技术领域

本发明涉及一种故障预警及保护电路，尤其是一种逆变器IGBT故障预警及保护电路。

背景技术

随着电力电子技术的快速发展，由于绝缘栅双极晶体管(Insulated GateBipolar Transistor IGBT)具有高电压、大电流、易于驱动，工作频率广等优点，得到广泛应用。在IGBT的使用中，对IGBT的保护最为关键，这主要是因为IGBT器件本身较为昂贵，同时IGBT的损坏对设备的正常运行产生严重影响。与此同时，IGBT在功率变换及变频调速中起到核心作用，并且其应用场合多变、使用环境恶略，对IGBT的保护显得尤为重要。其中IGBT过流故障为IGBT最为常见的故障之一，IGBT发生过流故障如果不进行快速处理，会造成IGBT永久损坏，造成严重经济损失和后果。针对该问题国内外学者开展了相应的研究。

专利201210508893.1提出一种IGBT过流保护电路，包括电流采样单元，全波整流单元、峰值获取单元、电流比较单元、控制单元以及IGBT驱动单元，电流比较单元用于将所述峰值获取单元输出的电流分别于快速限流保护点、极限保护点比较；控制单元用于根据电流比较单元的输出使IGBT驱动单元封锁IGBT或打开IGBT，该电路实现IGBT的过流保护需要获取电流峰值和软件运算，造成保护速度慢，实时性较差。

专利201610537013.1提出一种IGBT模块在线监测方法，该方法包括IGBT模块和至少一个测试IGBT模块；所述IGBT模块和测试IGBT模块组成桥式电路，向待测IGBT模块输入短路驱动电压并控制待测IGBT模块工作在电流饱和状态，且向测试IGBT模块输入工作驱动电压使测试IGBT模块正常工作，侦测待测IGBT模块的在电流饱和状态下的短路电流值，根据短路电流值判断待测IGBT模块的老化状态。该方法需要桥臂上下两个开关管短时间同时导通，由于IGBT寄生电容的存在，开通时间不宜控制，容易造成IGBT损坏。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的上述缺点，提供一种逆变器故障预警及保护电路，可以再检测到IGBT过流时，不经过控制电路，直接控制IGBT驱动信号，使IGBT关断，具有很好的实时性，可以有效保护IGBT开关器件及逆变器的安全。

为实现此目的，本发明技术方案如下：

本发明一种逆变器IGBT故障预警及保护电路，包括电流采样电路、信号调理电路、分压调理电路、信号触发电路、电阻、IGBT开关器件；电流采样电路采集IGBT开关器件的发射极的电流，将所述电流信号转换为电压信号，所述电压信号经过信号调理电路转换为稳定的电压信号，所述稳定的电压信号经过分压调理电路分压，所述分压信号作为信号触发电路的输入同时作为故障信号输出；信号触发电路通过电阻与IGBT开关器件的栅极连接，同时通过电阻与驱动信号连接；当IGBT开关器件发生短路故障或电流超过设定阈值时，控制IGBT开关器件的栅极驱动信号快速封锁IGBT开关器件，同时故障信号输出至上位机或主控制电路，用于故障定位与故障排除。