一种具有死区时间插入功能的栅极驱动器及保护装置的三相逆变器制造方法及图纸

一种具有死区时间插入功能的栅极驱动器及保护装置的三相逆变器，包括DSP控制器模块、栅极驱动器模块、IGBT模块、电阻分压器、高阻抗输入隔离放大器、运算放大器、温度传感器、精密隔离放大器、电压比较器、三相电机模块。本发明专利技术通过栅极驱动器配置死区时间，可为三相逆变器提供击穿保护并且可以实现较低的系统成本和紧凑的外形尺寸，通过电压、电流、短路、过载、接地保护提高系统可靠性和稳定性。地保护提高系统可靠性和稳定性。地保护提高系统可靠性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种具有死区时间插入功能的栅极驱动器及保护装置的三相逆变器


[0001]本专利技术涉及电机控制领域，具体涉及一种具有死区时间插入功能的栅极驱动器及保护装置的三相逆变器。
技术背景
[0002]随着现代电力电子结束的快速发展，以绝缘栅双晶体管（IGBT）为代表的功率器件在工业变频场合和电机控制领域得到了广泛的应用。IGBT集MOSFET和GTR的优点于一身，既有MOSFET的输入阻抗高、开关速度快、驱动功率小的优点，也具有GTR导通压降小、载流密度大的优点。而在电机控制中，由于IGBT开通关断时间等非理想因素，尤其是死区的影响会引起绕组电流波形的畸变，增大电动机的输出转矩和转速脉动，影响电机的正常稳定运行。因此对死区进行调整和补偿对电机控制非常具有工程价值和实际意义。
[0003]传统的逆变器在使用中，会存在过载、短路、接地故障、直流总线欠压和过压和IGBT过热等问题，导致电机运行中出现故障和事故，因此对于逆变器的保护装置研究十分有必要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种具有死区时间插入功能的栅极驱动器及保护装置的三相逆变器，以防止IGBT击穿并降低逆变器的死区失真，同时增加了其他逆变器保护装置，提高了系统可靠性。
[0005]本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：具有死区时间插入功能的栅极驱动器及保护装置的三相逆变器包括DSP控制器模块、栅极驱动器模块、IGBT模块、电阻分压器、高阻抗输入隔离放大器、运算放大器、温度传感器、精密隔离放大器、电压比较器、三相电机模块。电阻分压器输入和直流母线相连；高阻抗输入隔离放大器输入和电阻分压器相连；栅极驱动器输入和DSP控制器相连；IGBT模块输入和直流电压Vdc以及栅极驱动器相连；三相电机输入和IGBT模块相连；温度传感器输入和IGBT模块相连；高阻抗输入隔离放大器输入和温度传感器相连；运算放大器输入和高阻抗输入隔离放大器相连；精密隔离放大器输入和IGBT模块输出相连；运算放大器输入和精密隔离放大器的相连；电压比较器输入和运算放大器相连；DSP控制器输入和运算放大器以及电压比较器相连；作为本专利技术的进一步优化，所述的栅极驱动器选择可由电阻器选项进行配置的内置死区时间插入功能和具有最小的传播延迟、脉冲失真的UCC21520。
[0006]作为本专利技术的进一步优化，所述的高阻抗输入隔离放大器选择可防止共模电压噪声和高度抗磁干扰的AMC1311芯片。
[0007]作为本专利技术的进一步优化，所述的电流检测为同向电流检测，使用三个分流器和三个精密隔离放大器AMC1301组成，可以精准的检测到相电流以及端短路和端到端GND短路。
[0008]作为本专利技术的进一步优化，所述的运算放大器采用噪声优化性能好，实现精密采样的OPA320。
[0009]作为本专利技术的进一步优化，所述的电压比较器采用两个单电源供电的TCL372。
[0010]作为本专利技术的进一步优化，所述的DSP控制器选择具有强大数据处理能力及和丰富外围电路的TM320F28379。
[0011]本专利技术的有益效果：具有更好的传播延迟匹配功能，可缩短死区时间（更低的失真和功耗），可以实现较低的系统成本和紧凑的外形尺寸，可以防止过载、短路、接地故障、直流总线欠压和过压以及IGBT模块过热问题，实现系统的成本优化和可靠性提升。
[0012]附图说明：图1为本专利技术一种具有死区时间插入功能的栅极驱动器及保护装置的三相逆变器的结构示意图；图2为本专利技术一种具有死区时间插入功能的栅极驱动器及保护装置的三相逆变器的驱动器、逆变器和电机的连接示意图；图3为本专利技术一种具有死区时间插入功能的栅极驱动器及保护装置的三相逆变器的电压栅极驱动器电路图；图4为本专利技术一种具有死区时间插入功能的栅极驱动器及保护装置的三相逆变器的电压保护电路图；图5为本专利技术一种具有死区时间插入功能的栅极驱动器及保护装置的三相逆变器的温度保护电路图。
[0013]图6为本专利技术一种具有死区时间插入功能的栅极驱动器及保护装置的三相逆变器的过载、短路和接地保护电路图。
[0014]具体实施方式：结合图1-5说明本实施方式，本实施方式所述一种具有死区时间插入功能的栅极驱动器及保护装置的三相逆变器包括DSP控制器模块、栅极驱动器模块、IGBT模块、电阻分压器、高阻抗输入隔离放大器、运算放大器、温度传感器、精密隔离放大器、电压比较器、三相电机模块。
[0015]DSP控制器TM320F28379输出6路PWM信号，在栅极驱动器UCC21520中，将6路PWM信号配置死区并进行功率放大，放大后的信号输出给三相逆变器的6个IGBT驱动电机。
[0016]电压保护通过电阻分压器降低直流母线电压，采用AMC1311隔离放大器进行检测电压，DSP控制器对检测到的电压信号进行编程，判断过压或欠压并进行相应动作指令。
[0017]温度保护采用AMC1311测量来自集成到IGBT内部的NTC温度传感器，将检测到的温度信号反馈到DSP控制器用于过热保护。
[0018]过载、短路和接地故障采用AMC1301和OPA320同相检测三相电流并通过TLC372比较器，以正逻辑线与关系反馈到DSP控制器从而进行故障判断和动作。
[0019]虽然本专利技术已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本专利技术，任何熟悉此技术的人，在不脱离本专利技术的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本专利技术的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有死区时间插入功能的栅极驱动器及保护装置的三相逆变器，其特征是：它包括DSP控制器模块、栅极驱动器模块、IGBT模块、电阻分压器、高阻抗输入隔离放大器、运算放大器、温度传感器、精密隔离放大器、电压比较器、三相电机模块。2.电阻分压器输入和直流母线相连；高阻抗输入隔离放大器输入和电阻分压器相连；栅极驱动器输入和DSP控制器相连；IGBT模块输入和直流电压Vdc以及栅极驱动器相连；三相电机输入和IGBT模块相连；温度传感器输入和IGBT模块相连；高阻抗输入隔离放大器输入和温度传感器相连；运算放大器输入和高阻抗输入隔离放大器相连；精密隔离放大器输入和IGBT模块输出相连；运算放大器输入和精密隔离放大器的相连；电压比较器输入和运算放大器相连；DSP控制器输入和运算放大器以及电压比较器相连；如权利要求1所述的一种具有死区时间插入功能的栅极驱动器及保护装置的三相逆变器，其特征是：所述的DSP控制器采用TM320F2837...

【专利技术属性】
技术研发人员：戈宝军，候增全，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：