[发明专利]一种轨道交通IGBT全时保护驱动器

说明书

本发明涉及一种轨道交通IGBT全时保护驱动器，完成了包括欠压保护、干扰信号的屏蔽、IGBT栅极电压保护、VCE电压抑制、开关电阻分段控制、过流保护、全时短路工况的保护措施及工作原理，通过超高压隔离技术既实现了电气隔离，又实现了信号隔离，通过栅极过压保护技术为防止IGBT栅极过压提供了有效的保护，通过IGBT开关动作的全时控制技术在开通和关短期间分段调节栅极电阻，有效解决di/dt和dv/dt的速率问题，通过IGBT全时短路状况保护技术实现IGBT全时短路保护功能，通过VCE过压保护技术在软硬件方面实现对IGBT的过压保护。本发明的优点是，实现了对IGBT的多方面、多角度的完善保护。

技术领域

本发明属于电路保护驱动器领域，具体涉及一种轨道交通IGBT全时保护驱动器。

背景技术

目前在轨道交通技术装备中传动系统中的关键部分为牵引变流器，电力电子器件又是变流器中最核心的器件之一。目前IGBT(绝缘栅极双极性晶体管)作为一种可控器件在轨道交通中牵引变流器和各种辅助变流器中得到广泛的应用，IGBT模块的导通和截止需要驱动控制电路来控制，现有驱动控制电路存在如下几方面的问题：

1、体积大，分立器件或集成式构成的驱动控制电路体积大。

2、隔离不够完全，有的仅仅实现了电气隔离，但并没有实现信号隔离。

3、IGBT保护功能不完善。

现有中国专利文件201510454264.9公布了一种步进电机驱动器中IGBT保护电路及保护方法，其主要技术方案为：包括控制电路、过流保护电路、电流互感器、栅极驱动、栅极驱动、IGBT、栅极电阻、栅极稳压二极管以及三极管。控制电路与栅极驱动及三级管基极连接，栅极驱动通过栅极电阻与IGBT栅极连接，三极管集电极与稳压二极管阴极连接，稳压二极管阳极与IGBT栅极连接，电流互感器串联在电机线圈中，电流互感器的输出端与过流保护电路的输入端连接，过流保护电路输出端与控制电路连接。与本发明方案不同。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供一种轨道交通IGBT全时保护驱动器，完成了包括欠压保护、干扰信号的屏蔽、IGBT栅极电压保护、VCE电压抑制、开关电阻分段控制、过流保护、全时短路工况的保护措施及工作原理，既实现了电气隔离，又实现了信号隔离，实现了对IGBT的多方面、多角度的完善保护。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种轨道交通IGBT全时保护驱动器，采用DC-DC电磁隔离技术进行信号的隔离，电源输入电压为15V-24V；

采用栅极过压保护技术，在IGBT的栅极与发射极两端并联静电释放电阻及用于抑制过压的TVS二极管，并在其基础上增设肖特基二极管到栅极电源，为栅极过压提供反馈到栅极电源的通道；

采用分时段全时控制IGBT开关电阻，通过设置可编程逻辑单元在开通和关短期间分段调节栅极电阻，以控制di/dt和dv/dt的速率稳定；

采用IGBT全时短路状况保护技术，在退饱和及电阻分压的基础上增加VE-e电压检测模块，实现IGBT全时短路保护；

采用VCE过压保护技术，软硬件集合实现对IGBT的过压保护，硬件方面采用TVS设定有源钳位保护点，技术采用负反馈环路；软件方面当IGBT电压达到额定电压后电流开始下降，此时控制选取较大的电阻来延缓di/dt速率，减小由于杂散电感以及di/dt产生的VCE过压。

进一步的，所述驱动器利用磁芯变压器技术实现10KV超高压隔离。

进一步的，所述分时段全时控制IGBT开关电阻的具体控制过程为：

开通过程中：