【技术实现步骤摘要】
一种在线智能检测及可靠通信的数字化控制的IGBT驱动系统及其评价方法
[0001]本专利技术涉及电力电子
，具体为一种在线智能检测及可靠通信的数字化控制的IGBT驱动系统及其评价方法。
技术介绍
[0002]城轨牵引传动的大功率IGBT模块的工作环境非常恶劣，工作条件接近器件极限值。其驱动特性往往影响整个牵引系统的可靠性。因此，在驱动器设计中要充分考虑。目前，国内的大功率IGBT驱动器多采用模拟控制技术，难以满足大功率牵引系统需要，功能还不够完善。数字化驱动技术的出现逐渐解决了这些问题，数字驱动器能实现精准的时序控制且基本不受环境影响，但具有智能检测功能并适用于牵引级IGBT模块的驱动器在国内外还较为少见。驱动器关注的问题主要有两点：首先，驱动器应具备灵活调节门极驱动电阻的能力，尽量降低IGBT模块开通关断损耗，使之具有良好开关特性。其次，IGBT导通关断瞬间产生的尖峰电压严重威胁IGBT的可靠性，故驱动器在满足基本栅极驱动能力的同时也应具备对IGBT模块在线参数检测及智能故障诊断的功能，从而保证IGBT模块的可靠运行...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种在线智能检测及可靠通信的数字化控制的IGBT驱动系统，其特征在于，包括主控制器和单光纤环网拓扑；所述主控制器内安装有数字化驱动装置；所述数字化驱动装置包括数字部分以及模拟部分；所述数字部分包括可编程逻辑模块FPGA、控制模块ARM、CAN通信电路及检测采集电路；所述控制模块ARM、可编程逻辑模块FPGA通过所述CAN通信电路连接；所述模拟部分包括电平转换电路、功率放大电路、DC
‑
DC驱动隔离电源电路、供电电源监视电路及过温、过流、过压保护电路；所述单光纤环网拓扑通过单光纤由多个PEBB模块与所述主控制器连接，构成通信环网；所述PEBB模块为电力电子标准模块，由驱动电路、保护电路基本单元拓扑组成。2.如权利要求1所述的在线智能检测及可靠通信的数字化控制的IGBT驱动系统，其特征在于，所述检测采集电路包括电极电流I
c
、饱和压降V
cesat
、门级驱动电压V
ge
、温度T
c
、di/dt特性参数检测电路。3.如权利要求2所述的在线智能检测及可靠通信的数字化控制的IGBT驱动系统，其特征在于，所述电极电流I
c
、饱和压降V
cesat
检测电路包括第一电压比较器，通过第一电压比较器设置多个V
cesat
的检测阈值，将检测的V
cesat
通过第一电压比较器进行比较，由所述可编程逻辑模块FPGA进行逻辑处理，当检测信号不超过阈值，FPGA不输出关断信号；当发生短路故障时，压降V
ce
将快速上升至母线电压，IGBT模块退饱和，所述第一电压比较器将输出高电平，所述控制模块ARM检测到IGBT模块退饱和，并通过所述可编程逻辑模块FPGA发出栅极关断信号，对IGBT模块进行短路保护。4.如权利要求2所述的在线智能检测及可靠通信的数字化控制的IGBT驱动系统，其特征在于，通过所述门级驱动电压V
ge
检测电路包括场效应管、电阻网络与反馈电路；所述场效应管与电阻网络串联，反馈电路与所述可编程逻辑模块FPGA连接；通过反馈信号判断IGBT的开关状态，控制所述场效应管通断，调节串入的门极电阻大小。5.如权利要求2所述的在线智能检测及可靠通信的数字化控制的IGBT驱动系统，其特征在于，所述di/dt特性参数检测电路包括信号调理电路和第二电压比较器，通过获取IGBT模块开尔文发射极e极与功率发射极间寄生电感上的感应电压V
Ee
，进而得到di/dt；设置阈值电压，由所述信号调理电路获得输出电压，经所述第二电压比较器将信号输入所述可编程逻辑模块FPGA中进行储存与逻辑判断，发生短路故障时对模块进行保护。6.如权利要求1所述的在线智能检测及可靠通信的数字化控制的IGBT驱动系统，其特征在于，所述单光纤环网拓扑的波特率Sring定义为公式(1)：开关频率为f
mw
，t
cycle
是通信周期，两者满足t
cycle
<<1/f
mw
，令t
cycle
＝γf
mw
；其中，a
m
为主节点一次和m个分节点进行信息交换时，下一个数据帧中有效信息位与数据帧总数据位数比值，K
per
为主节点与各分节点通信数据帧中有效信息的位数、β指主节点的信道利用率；
所述主控制器下发的信息包含一个PWM信号，分节点上传信息主要包括：驱动信息、过流、过温信息及相关电气参数；所述单光纤环网拓扑的通信方案为4...
【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，贾利民，周明超，刁利军，沙妍蓓，徐春梅，东野忠昊，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。