[发明专利]IGBT驱动核、短路故障关断时序处理方法及介质

说明书

本发明公开一种IGBT驱动核、短路故障关断时序处理方法及介质，IGBT驱动核包括原边和副边，原边包括电平转换电路、PWMA信号驱动电路、FaultA接收电路、PWMB信号驱动电路、FaultB接收电路和原边可编程逻辑器件，副边包括A通道可编程逻辑器件、PWMA信号接收电路、FaultA驱动电路、IGBT‑A推免驱动电路、A通道故障检测电路、B通道可编程逻辑器件、PWMB信号接收电路、FaultB驱动电路、IGBT‑B推免驱动电路和B通道故障检测电路，本发明能够解决传统的驱动核方案在多电平拓扑应用中由于关断时序错误导致的IGBT过压损坏问题。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种适用于多电平拓扑的IGBT驱动核、短路故障关断时序处理方法及介质。

背景技术

IGBT具有高耐压、大电流、高速和低饱和压降等良好特点，故在电力电子变流器领域应用广泛。驱动电路作为控制电路与功率半导体器件之间的桥梁，在充分利用IGBT的性能，提高系统可靠性等方面发挥着关键作用。IGBT驱动器的设计除了考虑提供良好的驱动性能与可靠保护以外，还必须关注IGBT的寄生效应、电磁兼容性、绝缘电压、开关速度的优化、成本与集成度等问题。为了适应大部分工业应用，IGBT驱动厂商都会提供通用型双通道IGBT驱动核，客户购买后通过简单配置外围电路就可以用在自己的产品上。目前主流的IGBT驱动方案主要有以下三种方案：

方案1：ASIC集成电路方案

采用ASIC集成电路驱动方案的主要是美国PI(原瑞士Concept)公司，主流的驱动核心产品有2SD315A、2SC0435等。驱动核原边为LDI芯片，副边为IGD芯片。前后级芯片采用脉冲变压器通信。LDI001主要用来执行模式选择、逻辑控制、死区时间产生、脉冲调制以及故障锁存等任务。IGD001主要执行脉冲解调、放大、过流与短路保护、驱动欠压保护、故障锁存以及故障确认等任务。ASIC技术的应用，使得驱动模块的元件数量明显减少。

该驱动没有关断时序处理功能，但是文献宣称基于SCALE-2技术的高级有源钳位功能，已将验证无需用特定的关断时序，可简化多电平变换器的短路管理。

方案2：纯模拟电路方案

采用模拟电路方案的主要代表是德国infineon(原Eupec)生产的2ED300C17半桥驱动核。目前国内的大部分模拟驱动方案都是仿制2ED300C17，该驱动原副边采用的分离器件构成的模拟驱动电路，前后级采用脉冲变压器磁隔离实现信号PWM信号和故障信号的传输。该驱动也具备驱动具备模式选择、逻辑控制、死区时间产生、脉冲调制以及故障锁存等功能。该驱动目前也不具备关断时序处理功能，只适用于两电平应用。

方案3：数字驱动电路方案

采用数字驱动电路方案的主要是杭州飞仕得科技有限公司生产的2FSC0435驱动核。该驱动原边采用可编程器件CPLD，副边为常规的推挽电路，原副边通过光耦实现信号的传递。驱动在保留“有源钳位”功能的同时，新增了“软关断”功能。原边还具备故障管理功能，针对不同的故障可以输出不同长度的脉冲宽度。该驱动目前也不具备关断时序处理功能，只适用于两电平应用。

以上3种驱动核方案代表了当前主流方案，原边接口电路也基本一致，目前只有PI公司官方宣称可以适用于多电平拓扑，其它驱动核方案在多电平应用中都会存在短路故障关断时序问题。因此目前针对多电平尤其是三电平应用，大部分厂家都会购买或设计专用的驱动电路解决关断时序问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种适用于多电平拓扑的IGBT驱动核、短路故障关断时序处理方法及介质，旨在解决传统的驱动核方案在多电平拓扑应用中由于关断时序错误导致的IGBT过压损坏问题。