[发明专利]适用于高速变频器的IGBT驱动电路拓扑结构

说明书

本发明涉及一种适用于高速变频器的IGBT驱动电路拓扑结构，具体为：驱动信号生成模块设的IGBT开通信号输出端经开通信号隔离模块连接开通信号放大单元的控制端，驱动信号生成模块设的IGBT关断信号输出端经关断信号隔离模块连接关断信号放大单元的控制端，开通信号放大单元的电源端经高阻态预防单元连接多路隔离电源的正极电源输出端，关断信号放大单元的电源端直接连接多路隔离电源的负极电源输出端，开通信号放大单元和关断信号放大单元的输出端同时连接IGBT门极。本发明能用于高速变频器驱动电路中，具有软关断功能，且整体集成度高、电路简单实用、保护可靠。

技术领域

本发明涉及一种绝缘栅双极型晶体管(IGBT)驱动电路拓扑结构，尤其是适用于高速变频器的IGBT驱动电路拓扑结构。

背景技术

随着电力电子技术的不断发展，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的驱动能力及开关速度得到了极大提高。以IGBT为硬件核心的变频器产品也在开关频率上有了极大提升，普通变频器输出频率已提升至数千赫兹级别，对应的IGBT开关频率也提升至数十千赫兹左右的水平，给变频器整个硬件系统带来了相对严苛的挑战。

尤其是IGBT驱动电路系统，过高的开关频率对驱动回路的信号传输及保护都带来了较大的挑战，通用型的驱动电路方案在集成度、电路保护以及软关断等技术上已经无法满足高速变频器的应用需求。主要存在的问题有：

1.驱动电路软关断实施方案复杂：在变频器输出短路或发生过电流情况时，IGBT需要快速可靠关断，以确保自身不会因运行指标超过SOA区域或者热击穿损坏。但是由于变频器回路寄生电感的存在，过快的切除Ic电流有可能会引起电压尖峰，使得回路中元器件过电压损坏。IGBT软关断技术可有效解决元件自身因快速关断而导致的尖峰电压问题，但是常规的软关断方案过于复杂不利于系统的高集成度设计，例如申请号为201410073568.6的中国发明专利申请中的软关断方案。

2.驱动电路拓扑结构集成度低：驱动电源、隔离模块以及保护电路间的配合关系不好，整个电路离散性大，导致隔离、驱动以及保护电路集成度低、故障点增加。

3.驱动电路在驱动控制信号存在串扰以及线路异常导致的高阻输入等异常状态时，可能导致IGBT驱动及保护动作失效，进而引起IGBT模块严重故障。

发明内容

本发明旨在提供了一种适用于高速变频器的IGBT驱动电路拓扑结构，解决通用变频器驱动电路在应用于高开关频率场合时存在的软关断方案复杂、驱动拓扑集成度低以及可能存在的信号失效等问题。

本发明的主要技术方案有：

一种适用于高速变频器的IGBT驱动电路拓扑结构，包括驱动信号生成模块、驱动信号隔离模块、多路隔离电源、驱动信号放大单元和用于检测所述多路隔离电源状态的高阻态预防单元，所述驱动信号生成模块设有一个IGBT单桥臂开关驱动信号输入端、一个IGBT开通信号输出端和一个IGBT关断信号输出端，所述驱动信号隔离模块包括开通信号隔离模块和关断信号隔离模块，所述驱动信号放大单元包括开通信号放大单元和关断信号放大单元，所述IGBT开通信号输出端经所述开通信号隔离模块连接所述开通信号放大单元的控制端，所述IGBT关断信号输出端经所述关断信号隔离模块连接所述关断信号放大单元的控制端，所述开通信号放大单元的电源端经所述高阻态预防单元与所述多路隔离电源的正极电源输出端相连，所述关断信号放大单元的电源端直接与所述多路隔离电源的负极电源输出端相连，所述开通信号放大单元和关断信号放大单元的输出端相连接，并构成为IGBT模块的门极连接端。

所述驱动信号隔离模块优选采用高速光耦隔离的方式进行信号的隔离输出。