用于飞轮储能装置的IPM保护系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及IPM保护电路技术领域，具体涉及一种用于飞轮储能装置的IPM保护系统，该IPM保护系统包括：信号发生单元、IPM单元、短路保护单元、过温保护单元、过流保护单元、比较器和线路驱动器，信号发生单元产生并输出第一脉冲信号和第二脉冲信号，线路驱动器分别与比较器、IPM单元、信号发生单元连接，比较器根据短路保护单元、过温保护单元以及过流保护单元的输出信号输出关断信号，线路驱动器根据关断信号控制第一脉冲信号和第二脉冲信号是否传递到IPM单元。该IPM保护系统全部由硬件组成，与软硬件结合的系统相比，简化系统结构，减少了系统开发难度，提高了系统的安全性和准确性，在信息处理的效率上也有显著的提高。

【技术实现步骤摘要】
用于飞轮储能装置的IPM保护系统
本专利技术涉及IPM保护电路
，具体涉及一种用于飞轮储能装置的IPM保护系统。
技术介绍
IPM(智能功率模块)是一种先进的新型功率开关器件，它具有GTR(大功率晶体管)高电流密度、低饱和电压和耐高压的优点，以及MOSFET(场效应晶体管)高输入阻抗、高开关频率和低驱动功率的优点。IPM内部集成了逻辑、控制、检测和保护电路，使用方便，适用范围广，不仅减小了系统的体积以及开发时间，也大大增强了系统的可靠性，适应当今功率器件的发展方向，如模块化、复合化和功率集成电路(PIC)，在电力电子领域得到了越来越广泛的关注。IPM作为控制系统的重要组成部分，在使用过程中要尤其注意对IPM工作状态异常的处理及保护，但目前的保护电路的做法都是通过采样直流母线电压、IPM单元内部的温度和电流信号并传递给主控制器MCU，通过对MCU进行编程，对采样数据进行对比和分析，进而判断电路是否出现过电流和过温等情况，如果出现电流和过温等情况，MCU发出封锁信号。该方法需要软硬件结合，增加了开发的难度与工作量，并且MCU的价格相对其他电子元器件的价格较高，增加了成本。鉴于此，克服以上现有技术中的缺陷，提供一种新的用于飞轮储能装置的IPM保护系统成为本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种用于飞轮储能装置的IPM保护系统。本专利技术的目的可通过以下的技术措施来实现：本专利技术的实施例提供了一种用于飞轮储能装置的IPM保护系统，该IPM保护系统包括：信号发生单元、IPM单元、短路保护单元、过温保护单元、过流保护单元、比较器和线路驱动器；所述信号发生单元用于产生并输出第一脉冲信号和第二脉冲信号，所述IPM单元中设有第一IGBT组件和第二IGBT组件；所述短路保护单元的输入端分别与所述IPM单元、所述信号发生单元连接，所述短路保护单元的输出端与所述比较器连接，所述短路保护单元采集所述第一IGBT组件的门级电压信号、第二IGBT组件的门级电压信号、所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号并输出短路保护信号给所述比较器；所述过温保护单元的输入端与所述IPM单元连接，所述过温保护单元的输出端与所述比较器连接，所述过温保护单元采集所述第一IGBT组件的温度、第二IGBT组件的温度并输出过温保护信号给所述比较器；所述过流保护单元的输入端与所述IPM单元连接，所述过流保护单元的输出端与所述比较器连接，所述过流保护单元采集所述IPM单元中流过所述第一IGBT组件的电流信号、所述IPM单元中流过所述第二IGBT组件的电流信号并输出过流保护信号给所述比较器；所述线路驱动器分别与所述比较器、所述IPM单元、所述信号发生单元连接，当所述短路保护信号、过温保护信号以及过流保护信号同时处于低电平状态时，所述比较器输出的关断信号为低电平状态，所述线路驱动器控制所述第一脉冲信号和第二脉冲信号通过并传递到所述IPM单元，否则，所述比较器输出的关断信号为高电平状态，所述线路驱动器控制阻断所述第一脉冲信号和第二脉冲信号传递到所述IPM单元。根据本专利技术的一个实施例，所述线路驱动器包括信号输入引脚、使能引脚和信号输出引脚，所述使能引脚与所述比较器连接，所述输入引脚与所述信号发生单元连接，所述输出引脚与所述IPM单元连接，当所述关断信号处于低电平状态时，所述第一脉冲信号和第二脉冲信号通过所述使能引脚传递到所述IPM单元，当所述关断信号处于高电平状态时，所述使能引脚阻断所述第一脉冲信号和第二脉冲信号传递到所述IPM单元。根据本专利技术的一个实施例，所述短路保护单元包括短路保护电路、设于所述第一IGBT组件上的两个第一电压传感器和设于所述第二IGBT组件上的两个第二电压传感器，所述第一电压传感器和所述第二电压传感器分别与所述短路保护电路连接，所述第一IGBT组件的门级电压信号包括第一IGBT组件的上门级电压信号和第一IGBT组件的下门级电压信号，所述第二IGBT组件的门级电压信号包括第二IGBT组件的上门级电压信号和第二IGBT组件的下门级电压信号，两个所述第一电压传感器分别用于采集所述第一IGBT组件的上门级电压信号和所述第一IGBT组件的下门级电压信号，两个所述第二电压传感器分别用于采集所述第二IGBT组件的上门级电压信号和所述第二IGBT组件的下门级电压信号。根据本专利技术的一个实施例，所述短路保护电路包括：依次连接的第一信号输入电路模块、第一信号比较电路模块和第一信号输出电路模块，所述第一信号输入电路模块分别与所述第一电压传感器、所述第二电压传感器、所述信号发生单元连接，所述第一信号输出模块与所述比较器连接；所述第一信号比较电路模块包括第一与门逻辑门芯片、第二与门逻辑门芯片、第三与门逻辑门芯片和或门逻辑门芯片，所述或门逻辑门芯片的输入端分别与所述第一与门逻辑门芯片输出端、第二与门逻辑门芯片输出端、第三与门逻辑门芯片输出端连接，所述或门逻辑门芯片的输出端与所述第一信号输出电路模块连接，所述第一与门逻辑门芯片根据所述第一脉冲信号和第二脉冲信号输出第一电平信号，所述第二与门逻辑门芯片根据所述第一IGBT组件的上门级电压信号和第一IGBT组件的下门级电压信号输出第二电平信号，所述第三与门逻辑门芯片根据第二IGBT组件的上门级电压信号和第二IGBT组件的下门级电压信号输出第三电平信号，所述或门逻辑门芯片根据所述第一电平信号、所述第二电平信号以及所述第三电平信号输出第四电平信号给所述第一信号输出电路模块；所述第一信号输出电路模块根据所述第四电平信号输出所述短路保护信号给所述比较器。根据本专利技术的一个实施例，所述过温保护单元包括过温保护电路、设于所述第一IGBT组件上的第一温度传感器和设于所述第二IGBT组件上的第二温度传感器，所述第一温度传感器和所述第二温度传感器分别与所述过温保护电路连接，所述过温保护电路与所述比较器连接，所述第一温度传感器用于采集所述第一IGBT组件的温度，所述第二温度传感器用于采集第二IGBT组件的温度，所述过温保护电路根据所述第一IGBT组件的温度、第二IGBT组件的温度输出过温保护信号给所述比较器。根据本专利技术的一个实施例，所述过温保护电路包括：依次连接的第二信号输入电路模块、第二信号比较电路模块和第二信号输出电路模块，所述第二信号输入电路模块包括第一比较芯片、第一分压电路以及第二分压电路，所述第一分压电路的一端与所述第一温度传感器连接，所述第一分压电路的另一端与所述第一比较芯片的负极输入端连接，所述第二分压电路的一端与所述第二温度传感器连接，所述第二分压电路的另一端与所述第一比较芯片的正极输入端连接，所述第一比较芯片的输出端与所述第二信号比较电路模块连接，所述第一分压电路输出与所述第一IGBT组件的温度对应的第一电压值，所述第二分压电路输出与所述第二IGBT组件的温度对应的第二电压值，所述第一比较芯片采集并比较所述第一电压值和第二电压值，将所述第一电压值和第二电压值中较小的电压值作为第一输入电压值，并传输给所述第二信号比较本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于飞轮储能装置的IPM保护系统，其特征在于，该IPM保护系统包括：信号发生单元、IPM单元、短路保护单元、过温保护单元、过流保护单元、比较器和线路驱动器；/n所述信号发生单元用于产生并输出第一脉冲信号和第二脉冲信号，所述IPM单元中设有第一IGBT组件和第二IGBT组件；/n所述短路保护单元的输入端分别与所述IPM单元、所述信号发生单元连接，所述短路保护单元的输出端与所述比较器连接，所述短路保护单元采集所述第一IGBT组件的门级电压信号、第二IGBT组件的门级电压信号、所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号并输出短路保护信号给所述比较器；/n所述过温保护单元的输入端与所述IPM单元连接，所述过温保护单元的输出端与所述比较器连接，所述过温保护单元采集所述第一IGBT组件的温度、第二IGBT组件的温度并输出过温保护信号给所述比较器；/n所述过流保护单元的输入端与所述IPM单元连接，所述过流保护单元的输出端与所述比较器连接，所述过流保护单元采集所述IPM单元中流过所述第一IGBT组件的电流信号、所述IPM单元中流过所述第二IGBT组件的电流信号并输出过流保护信号给所述比较器；/n所述线路驱动器分别与所述比较器、所述IPM单元、所述信号发生单元连接，当所述短路保护信号、过温保护信号以及过流保护信号同时处于低电平状态时，所述比较器输出的关断信号为低电平状态，所述线路驱动器控制所述第一脉冲信号和第二脉冲信号通过并传递到所述IPM单元，否则，所述比较器输出的关断信号为高电平状态，所述线路驱动器控制阻断所述第一脉冲信号和第二脉冲信号传递到所述IPM单元。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于飞轮储能装置的IPM保护系统，其特征在于，该IPM保护系统包括：信号发生单元、IPM单元、短路保护单元、过温保护单元、过流保护单元、比较器和线路驱动器；
所述信号发生单元用于产生并输出第一脉冲信号和第二脉冲信号，所述IPM单元中设有第一IGBT组件和第二IGBT组件；
所述短路保护单元的输入端分别与所述IPM单元、所述信号发生单元连接，所述短路保护单元的输出端与所述比较器连接，所述短路保护单元采集所述第一IGBT组件的门级电压信号、第二IGBT组件的门级电压信号、所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号并输出短路保护信号给所述比较器；
所述过温保护单元的输入端与所述IPM单元连接，所述过温保护单元的输出端与所述比较器连接，所述过温保护单元采集所述第一IGBT组件的温度、第二IGBT组件的温度并输出过温保护信号给所述比较器；
所述过流保护单元的输入端与所述IPM单元连接，所述过流保护单元的输出端与所述比较器连接，所述过流保护单元采集所述IPM单元中流过所述第一IGBT组件的电流信号、所述IPM单元中流过所述第二IGBT组件的电流信号并输出过流保护信号给所述比较器；
所述线路驱动器分别与所述比较器、所述IPM单元、所述信号发生单元连接，当所述短路保护信号、过温保护信号以及过流保护信号同时处于低电平状态时，所述比较器输出的关断信号为低电平状态，所述线路驱动器控制所述第一脉冲信号和第二脉冲信号通过并传递到所述IPM单元，否则，所述比较器输出的关断信号为高电平状态，所述线路驱动器控制阻断所述第一脉冲信号和第二脉冲信号传递到所述IPM单元。


2.根据权利要求1所述的IPM保护系统，其特征在于，所述线路驱动器包括信号输入引脚、使能引脚和信号输出引脚，所述使能引脚与所述比较器连接，所述输入引脚与所述信号发生单元连接，所述输出引脚与所述IPM单元连接，当所述关断信号处于低电平状态时，所述第一脉冲信号和第二脉冲信号通过所述使能引脚传递到所述IPM单元，当所述关断信号处于高电平状态时，所述使能引脚阻断所述第一脉冲信号和第二脉冲信号传递到所述IPM单元。


3.根据权利要求2所述的IPM保护系统，其特征在于，所述短路保护单元包括短路保护电路、设于所述第一IGBT组件上的两个第一电压传感器和设于所述第二IGBT组件上的两个第二电压传感器，所述第一电压传感器和所述第二电压传感器分别与所述短路保护电路连接，所述第一IGBT组件的门级电压信号包括第一IGBT组件的上门级电压信号和第一IGBT组件的下门级电压信号，所述第二IGBT组件的门级电压信号包括第二IGBT组件的上门级电压信号和第二IGBT组件的下门级电压信号，两个所述第一电压传感器分别用于采集所述第一IGBT组件的上门级电压信号和所述第一IGBT组件的下门级电压信号，两个所述第二电压传感器分别用于采集所述第二IGBT组件的上门级电压信号和所述第二IGBT组件的下门级电压信号。


4.根据权利要求3所述的IPM保护系统，其特征在于，所述短路保护电路包括：依次连接的第一信号输入电路模块、第一信号比较电路模块和第一信号输出电路模块，所述第一信号输入电路模块分别与所述第一电压传感器、所述第二电压传感器、所述信号发生单元连接，所述第一信号输出模块与所述比较器连接；所述第一信号比较电路模块包括第一与门逻辑门芯片、第二与门逻辑门芯片、第三与门逻辑门芯片和或门逻辑门芯片，所述或门逻辑门芯片的输入端分别与所述第一与门逻辑门芯片输出端、第二与门逻辑门芯片输出端、第三与门逻辑门芯片输出端连接，所述或门逻辑门芯片的输出端与所述第一信号输出电路模块连接，所述第一与门逻辑门芯片根据所述第一脉冲信号和第二脉冲信号输出第一电平信号，所述第二与门逻辑门芯片根据所述第一IGBT组件的上门级电压信号和第一IGBT组件的下门级电压信号输出第二电平信号，所述第三与门逻辑门芯片根据第二IGBT组件的上门级电压信号和第二IGBT组件的下门级电压信号输出第三电平信号，所述或门逻辑门芯片根据所述第一电平信号、所述第二电平信号以及所述第三电平信号输出第四电平信号给所述第一信号输出电路模块；所述第一信号输出电路模块根据所述第四电平信号输出所述短路保护信号给所述比较器。


5.根据权利要求2所述的IPM保护系统，其特征在于，所述过温保护单元包括过温保护电路、设于所述第一IGBT组件上的第一温度传感器和设于所述第二IGBT组件上的第二温度传感器，所述第一温度传感器和所述第二温度传感器分别与所述过温保护电路连接，所述过温保护电路与所述比较器连接，所述第一温度传感器用于采集所述第一IGBT组件的温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：王聪，李海超，谢洪生，程祥，韩星，任政君，
申请(专利权)人：沈阳微控新能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21