一种三电平IGBT逆变器过流保护驱动电路制造技术

本实用新型专利技术具体涉及一种三电平IGBT逆变器过流保护驱动电路，解决了现有的IGBT电路保护不及时造成各种故障的问题。该电路包括信号输入电路和推挽电路，还包括驱动信号电路和保护电路；信号输入电路和推挽电路通过光耦U1连接；驱动信号电路包括二极管D1，二极管D1的阴极与+15V电源连接，二极管D1的阳极与IGBT的栅极G连接，同时与推挽电路的输出端连接，驱动信号经二极管D1和电源直接连接，使驱动信号维持电源电压。本实用新型专利技术提供的电路具有简单、硬件成本低、系统稳定可靠、高电压绝缘等级、强抗干扰等优点。

A over current protection driving circuit for three level IGBT inverter

The utility model specifically relates to a three level IGBT inverter overcurrent protection driving circuit, which solves the problem that all the existing IGBT circuits fail to cause various faults in time. The circuit comprises a signal input circuit and a push-pull circuit, also includes a drive signal circuit and protection circuit; the signal input circuit and a push-pull circuit connected through the optocoupler U1; driving signal circuit includes a diode D1, cathode diode D1 is connected with the power supply of +15V, G and IGBT gate ANODE DIODE D1 connected with the output end of the push-pull circuit connect the drive signal through the diode D1 and the power supply is directly connected to the driving signal to maintain the voltage of power supply. The circuit provided by the utility model has the advantages of simple, low hardware cost, stable and reliable system, high voltage insulation grade, strong anti-interference and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种三电平IGBT逆变器过流保护驱动电路
本技术涉及二极管中点箝位型三电平IGBT静止无功发生器拓扑结构及驱动电路
，具体涉及一种三电平IGBT逆变器过流保护驱动电路。
技术介绍
三电平逆变器结构如图1所示，三电平逆变器有三种工作状态：1)输出正电平，此时1、2管导通，3、4管关闭；2)输出零电平，此时2、3管导通，1、4管关闭；3)输出负电平，此时3、4管导通，1、2管关闭；在工作中，三种工作状态不断变化，输出需要的电平，通过电抗变换成需要的谐波或无功电流，达到输出反向谐波电流的目的。二极管中点箝位型三电平有源滤波拓扑结构如图2所示，图中Cd1、Cd2是直流储能电容，RC1、RC2是均压电阻，L1、C1、R、L2、C2组成高阶低通滤波器对输出电压进行滤波。IGBT是一种电压控制型功率的晶体管，需要的驱动功率小，控制电路简单，导通压降低，具有较大的安全工作区和短路承受能力，如何有效地驱动和保护IGBT，使其安全高效的工作，成为当前电力电子领域的一个重要课题。IGBT的驱动保护设计是逆变器设计的重要组成部分，只有通过可靠的保护，逆变器才能可靠工作。三电平IGBT技术在逆变器领域的应用非常广泛，逆变器在运行过程中通常会有各种故障，其中较严重的故障为炸机，而引起炸机的主要原因通常为逆变器的逆变单元桥臂直通，这种直通大部分是由于保护不及时造成这种直通。IGBT发生短路故障时，实际电流会在短时间内达到额定电流的几十倍，IGBT遇到短路和过流时,超过10μs的短路或者短路保护不当就会诱导IGBT锁定失效，甚至炸机，其主要原因有超过热极限、发生擎住效应和超过器件耐压。为避免这种失效的发生,必须对驱动电路采取适当的保护措施。
技术实现思路
为解决现有的IGBT电路保护不及时造成各种故障的问题，本技术提供了一种三电平IGBT逆变器过流保护驱动电路。本技术解决上述问题的技术方案是：一种三电平IGBT逆变器过流保护驱动电路，包括信号输入电路和推挽电路，还包括驱动信号电路和保护电路；信号输入电路和推挽电路通过光耦U1连接；驱动信号电路包括二极管D1，二极管D1的阴极与+15V电源连接，二极管D1的阳极与IGBT的栅极G连接，同时与推挽电路的输出端连接，驱动信号经二极管D1和电源直接连接，使驱动信号维持电源电压；保护电路包括二极管D5、齐纳二极管D8、三极管Q3、电阻RD2、电阻RD1、电阻RD3、电容CD1、电容CD2、齐纳二极管D6、二极管D9和三极管Q4；二极管D5的阴极和IGBT发射极C连接，二极管D5的阳极与齐纳二极管D8阴极相连，齐纳二极管D8的阳极和三极管Q3的基极相连，三极管Q3发射极E和光耦DG1相连、集电极C和驱动电源负压相连，光耦DG1的另一端与电阻RD2连接，电容CD2的一端与齐纳二极管D8的阳极连接，电容CD2的另一端与驱动电源负压相连；电阻RD1、电阻RD3、电容CD1并联在齐纳二极管D6的两端,齐纳二极管D6的阴极和驱动电压的正向开通电源相连，阳极分别与电阻RD2、二极管D9的阴极连接；二极管D9的阳极和三极管Q4的基极连接，三极管Q4的发射极E经电阻RD4和驱动电源负压连接，三极管Q4的集电极C与IGBT的栅极G连接。进一步地，信号输入电路包括电阻R2、电阻R26和电容C23；电阻R2的一端和电容C23的一端连接作为PWM信号输入端，电阻26的一端连接电阻R2的另一端，电阻R26的另一端同时连接电容C23的另一端和AGND，光耦U1的输入端与电阻R26的两端连接。进一步地，推挽电路包括三极管Q1、三极管Q2、电阻R27、电容C3和电容C6；电阻R27的一端连接光耦U1的输出端，另一端同时连接三极管Q1的基极和三极管Q2的基极；三极管Q1的集电极连接+15V电源，发射极E连接IGBT电路的栅极G；三极管Q2的集电极连接-10V电源，发射极E连接IGBT电路的栅极G；电容C3和电容C6的一端分别与+15V电源和10V电源连接，另一端与IGBT的发射极E端连接。进一步地，保护电路还包括二极管D10和电阻R1，二极管D10和电阻R1并联，一端与三极管Q4的集电极C连接，另一端与IGBT的栅极G连接。进一步地，三极管Q1、三极管Q3为NPN型三极管。进一步地，三极管Q2、三极管Q4为PNP型三极管。本技术的优点为：1.本技术提供的电路具有简单、硬件成本低、系统稳定可靠、高电压绝缘等级、强抗干扰等优点。2.本技术提供了符合三电平结构开通、关断时序要求的IGBT驱动电路，该电路具有高共模抑制能力、高绝缘电压、宽工作温度范围、大驱动电流、米勒钳位、欠压锁定、过流检测、缓慢降低栅极驱动电圧和故障封锁等功能，保证了系统可靠稳定工作。双路输出+15V/-10V隔离开关电源工作温度范围-40℃-105℃、隔离电压2500VAC、功率1.5W，可满足驱动器功率要求。3.本技术提供的电路通过降栅压技术，具有抗干扰能力强的优点。降栅压后设一固定延时,若延时后故障信号依然存在，则关断器件，故障电流在这一延时内将被限制在一较小值，故障电流的限制，降低了故障时器件的功率损耗,延长了器件抗短路的时间；而且能够降低器件关断时的di/dt,对器件的保护十分有利。在延时中，若故障信号消失,驱动电路可自动复正常的工作状态,因而大大增强了电路的抗干扰能力。附图说明图1为三电平逆变器电路图；图2为二极管中点箝位型静止无功发生器拓扑电路图；图3为本技术过流保护驱动电路图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术的内容作进一步的详细描述：本技术在分析IGBT失效原因、现有IGBT过流和保护技术的基础上，提出IGBT故障关断的缓慢降低栅极驱动电压技术及实现它的具体电路，并通过实验对缓慢降低栅极驱动电压技术进行了验证；还讨论了电路参数对IGBT故障关断过程中各电量状态值的影响。如图3所示，驱动IGBT的PWM波经过光耦U1隔离，再由两个三极管Q1、Q2构成的推挽电路功率放大后接IGBT栅极。一种三电平IGBT逆变器过流保护驱动电路，包括信号输入电路、推挽电路、驱动信号电路和保护电路；信号输入电路和推挽电路通过光耦U1连接；驱动信号电路包括二极管D1，二极管D1的阴极与+15V电源连接，二极管D1的阳极与IGBT的栅极G连接，同时与推挽电路的输出端连接，驱动信号经二极管D1和电源直接连接，使驱动信号维持电源电压；保护电路包括二极管D5、齐纳二极管D8、三极管Q3、电阻RD2、电阻RD1、电阻RD3、电容CD1、电容CD2、齐纳二极管D6、二极管D9和三极管Q4；二极管D5的阴极和IGBT发射极C连接，二极管D5的阳极与齐纳二极管D8阴极相连，齐纳二极管D8的阳极和三极管Q3的基极相连，三极管Q3发射极E和光耦DG1相连、集电极C和驱动电源负压相连，光耦DG1的另一端与电阻RD2连接，电容CD2的一端与齐纳二极管D8的阳极连接，电容CD2的另一端与驱动电源负压相连；电阻RD1、电阻RD3、电容CD1并联在齐纳二极管D6的两端；齐纳二极管D6的阴极和驱动电压的正向开通电源相连，其阳极分别与电阻RD2、二极管D9的阴极连接；二极管D9的阳极和三极管Q4的基极连接，三极管Q4的发射极E经电阻RD4和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三电平IGBT逆变器过流保护驱动电路，包括信号输入电路和推挽电路，其特征在于：还包括驱动信号电路和保护电路；信号输入电路和推挽电路通过光耦U1连接；驱动信号电路包括二极管D1，二极管D1的阴极与+15V电源连接，二极管D1的阳极与IGBT的栅极G连接，同时与推挽电路的输出端连接，驱动信号经二极管D1和电源直接连接，使驱动信号维持电源电压；保护电路包括二极管D5、齐纳二极管D8、三极管Q3、电阻RD2、电阻RD1、电阻RD3、电容CD1、电容CD2、齐纳二极管D6、二极管D9和三极管Q4；二极管D5的阴极和IGBT发射极C连接，二极管D5的阳极与齐纳二极管D8阴极相连，齐纳二极管D8的阳极和三极管Q3的基极相连，三极管Q3发射极E和光耦DG1相连、集电极C和驱动电源负压相连，光耦DG1的另一端与电阻RD2连接，电容CD2的一端与齐纳二极管D8的阳极连接，电容CD2的另一端与驱动电源负压相连；电阻RD1、电阻RD3、电容CD1并联在齐纳二极管D6的两端,齐纳二极管D6的阴极和驱动电压的正向开通电源相连，阳极分别与电阻RD2、二极管D9的阴极连接；二极管D9的阳极和三极管Q4的基极连接，三极管Q4的发射极E经电阻RD4和驱动电源负压连接，三极管Q4的集电极C与IGBT的栅极G连接。...

【技术特征摘要】
1.一种三电平IGBT逆变器过流保护驱动电路，包括信号输入电路和推挽电路，其特征在于：还包括驱动信号电路和保护电路；信号输入电路和推挽电路通过光耦U1连接；驱动信号电路包括二极管D1，二极管D1的阴极与+15V电源连接，二极管D1的阳极与IGBT的栅极G连接，同时与推挽电路的输出端连接，驱动信号经二极管D1和电源直接连接，使驱动信号维持电源电压；保护电路包括二极管D5、齐纳二极管D8、三极管Q3、电阻RD2、电阻RD1、电阻RD3、电容CD1、电容CD2、齐纳二极管D6、二极管D9和三极管Q4；二极管D5的阴极和IGBT发射极C连接，二极管D5的阳极与齐纳二极管D8阴极相连，齐纳二极管D8的阳极和三极管Q3的基极相连，三极管Q3发射极E和光耦DG1相连、集电极C和驱动电源负压相连，光耦DG1的另一端与电阻RD2连接，电容CD2的一端与齐纳二极管D8的阳极连接，电容CD2的另一端与驱动电源负压相连；电阻RD1、电阻RD3、电容CD1并联在齐纳二极管D6的两端,齐纳二极管D6的阴极和驱动电压的正向开通电源相连，阳极分别与电阻RD2、二极管D9的阴极连接；二极管D9的阳极和三极管Q4的基极连接，三极管Q4的发射极E经电阻RD4和驱动电源负压连接，三极管Q4的集电极C与IGBT的栅极G连接。2.根据权利要求1所述的三电平IGBT逆变器过流保护驱动电...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮绪峰，刘凯，张宁，刘圆圆，
申请(专利权)人：西安思坦科技有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61