[发明专利]一种电力电子开关器件的数字化驱动保护系统及方法

说明书

本发明公开了一种电力电子开关器件的数字化驱动保护系统及方法，包括多个电子开关及驱动单元Mxx；所述电子开关及驱动单元Mxx包括电源隔离单元U04、信号隔离单元U03、退饱和检测单元U01、驱动单元U02和电力电子开关器件Q01；电力电子开关器件Q01上导热连接有测温电阻R01，所述测温电阻R01连接有模数转换单元B01的TEMP端，所述模数转换单元B01的SAMP端连接有保护处理单元B02，所述保护处理单元B02的PWM端连接有电源隔离单元U04，彻底数字化的驱动保护系统，将故障的判断交给保护处理单元，灵活性好；通过单线总线连接保护处理单元和核心处理单元，实现保护参数的配置及电力电子开关模组状态查询，仅占用核心处理单元很少的IO资源。

技术领域

本发明涉及电力电子开关技术领域，具体为一种电力电子开关器件的数字化驱动保护系统及方法。

背景技术

随着新能源技术及市场的兴起，电力变换器被大量使用，其可靠性也备受关注。而电力变换器的核心元件是电力电子开关器件，如IGBT、MOSFET等，电力电子开关的可靠性很大程度上决定了电力变换器的可靠性。

因此，现实中，厂家往往通过驱动保护电路提高电力电子开关穿越故障的能力，以提高其可靠性。

现有的驱动保护电路是这样实现的：驱动保护电路检测电力电子开关的管压降，以判断其是否发生了退饱和，当检测到退饱和后，定时电容会被充电，当定时电容的电压达到电路预设值，驱动保护动作执行，电力电子开关被关断并封锁一段时间，几乎同时，故障状态被发送给控制单元。

这样的保护机制存在三个问题：

1、所有的保护参数都固化在硬件电路上，系统柔性不足；

2、为了降低成本，某些电力电子开关被设计得仅能承受极短时间的短路电流，由硬件实现的驱动保护电路容易发生误动作；

3、二极管中点钳位三电平（NPC）电路在发生短路故障时，内管如果先被关断，外管大概率会过压损坏，需要按照先关外管再关内管的策略进行保护。

为此，提出一种电力电子开关器件的数字化驱动保护系统及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电力电子开关器件的数字化驱动保护系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电力电子开关器件的数字化驱动保护系统及方法，包括多个电子开关及驱动单元Mxx；

所述电子开关及驱动单元Mxx包括电源隔离单元U04、信号隔离单元U03、退饱和检测单元U01、驱动单元U02和电力电子开关器件Q01；

电力电子开关器件Q01上导热连接有测温电阻R01，所述测温电阻R01连接有模数转换单元B01的TEMP端，所述模数转换单元B01的SAMP端连接有保护处理单元B02，所述保护处理单元B02的PWM端连接有电源隔离单元U04，所述电源隔离单元U04上连接有退饱和检测单元U01和驱动单元U02，所述退饱和检测单元U01和驱动单元U02连接有信号隔离单元U03，所述信号隔离单元U03的一路与保护处理单元B02的DSAT端相连；

所述保护处理单元B02的DIO端口、STA端和DRV端连接有核心处理单元B03，所述核心处理单元B03的DRV端与信号隔离单元U03的另一路相连。

优选的：所述模数转换单元B01的SUPP端口通过模数转换采集供电电源VCC电压，并通过SAMP端口发送给保护处理单元B02。

优选的：所述退饱和检测单元U01与电力电子开关器件Q01的两端相连。

优选的：所述驱动单元U02输出的驱动信号与电力电子开关器件Q01的控制端口相连。

采用上述任一项所述的一种电力电子开关器件的数字化驱动保护系统的方法，包括过温保护方法、电源欠压保护方法、模式错误保护方法和退饱和保护方法；