[发明专利]一种IGBT过流过压保护电路及一种IGBT过流过压保护方法

说明书

本发明公开了一种IGBT过流过压保护电路及一种IGBT过流过压保护方法，其中IGBT过流过压保护电路包括IGBT、过流保护电路、门极驱动电路和过压保护电路；所述过流保护电路用于监测所述IGBT的V_CE饱和压降电压，当所述IGBT的V_CE饱和压降电压超过设定阈值时，过流信号会传输给控制板，当控制板接收到故障信号时，会控制所述门极驱动电路关断所述IGBT；所述过压保护电路用于监测IGBT的集电极电压，当所述IGBT的集电极电压超过设定阈值时，过压信号会传输给控制板，当控制板接收到故障信号时，会控制所述门极驱动电路关断所述IGBT。该电路结构简单，驱动电流小，大大缩短了IGBT过流过压保护的响应时间，更加及时的保护IGBT模块，以提高系统的可靠性。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，尤其涉及一种IGBT过流过流保护电路及一种IGBT过流过压保护方法。

背景技术

绝缘栅双极晶体管(IGBT)是当今电力电子系统中最重要的部件，广泛应用于从几百伏到几千伏的各种功率级应用中。在IGBT的使用寿命期间，由于控制单元故障、人为错误或其他不可控因素，可能会出现不同的极端操作条件。IGBT最常见的情况之一是短路。为了避免对设备甚至电力系统造成损坏，应在几微秒内检测并关闭IGBT的短路。由于IGBT所能承受的过电流有限，过电流保护应快速准确。IGBT在其正常工作期间处于饱和区，集电极和发射极之间的电压降V_CE非常小(约2V)。当短路发生时，电流值迅速达到额定电流的4-8倍，V_CE迅速上升，然后退出饱和区。这个过程叫做去饱和。如果IGBT没有及时关闭，V_CE可能会上升到母线电压值，对IGBT造成不可逆转的损害。因此，可以根据V_CE的电压值来判断IGBT的工作状态。还有一种常见情况是IGBT的过压，过压会导致IGBT的内部结构电击穿，长时间会进而导致IGBT热击穿，热击穿会破环IGBT内部的物理结构，这是不可逆的过程，IGBT会由于热击穿而失效。因此，可以通过监测IGBT的集电极电压以避免IGBT承受过大的电压。

IGBT的过电流检测方法包括电流传感器检测、di/dt检测、V_CE饱和压降检测等。电流传感器检测主要采用闭环霍尔电流传感器进行采样。然而，受霍尔传感器带宽和控制系统采样电路延迟的限制，实时性有待提高。di/dt检测主要是利用IGBT的功率E极和驱动E极的寄生电感来判断电流的大小，但是这个电感参数不容易得到。因此，提出V_CE饱和压降监测的IGBT过流保护电路对IGBT的短路状况进行实时监测，避免IGBT由于长时间过流而造成损坏。同时，提出IGBT过压保护电路对IGBT的过压状况进行实时监测，与过流保护电路一起对IGBT进行双重保护，避免IGBT失效。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种IGBT过流过压保护电路及一种IGBT过流过压保护方法，过流保护电路能够准确地监测IGBT的饱和压降V_CE，并通过设定的阈值与饱和压降V_CE进行比较，当饱和压降V_CE超过设定阈值时，则会控制关断IGBT，从而避免IGBT的长时间过流。过压保护电路能够监测IGBT的集电极电压，当IGBT的集电极电压超过TVS二极管的反向击穿电压时，会发送过压信号给控制板，控制板则会控制关断IGBT，从而避免IGBT承受过大的电压。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明公开了一种IGBT过流过压保护电路，包括过流保护电路、门极驱动电路和过压保护电路；所述过流保护电路用于监测所述IGBT的V_CE饱和压降电压，当所述IGBT的V_CE饱和压降电压超过设定阈值时，过流信号会传输给控制板，当控制板接收到故障信号时，会控制所述门极驱动电路关断所述IGBT；所述过压保护电路用于监测IGBT的集电极电压，当所述IGBT的集电极电压超过设定阈值时，过压信号会传输给控制板，当控制板接收到故障信号时，会控制所述门极驱动电路关断所述IGBT。