一种IGBT管压降检测电路及导通电流获取方法技术

本发明专利技术公开了一种IGBT管压降检测电路及导通电流获取方法，检测电路中高压检测电路承受IGBT关断后的高压，IGBT导通时为第一恒流源提供电流通路；镜像补偿电路抵消高压检测电路引入的误差；钳位回路在当被测IGBT两端电压过高时，通过设置电压钳位防止输入到差分运放的电压过高；当被测IGBT关闭时旁路回路导通为第一恒流源提供续流回路，当IGBT导通时旁路回路断开；第一恒流源在IGBT导通时提供电流，经高压检测回路和IGBT后流入地端；第二恒流源在IGBT导通时提供电流经镜像补偿回路流入地端；差分运放将正相与反相输入端信号作差输出管压降。本发明专利技术将检测精度提升至毫伏量级，实现IGBT管压降的精确检测，结合结温得到IGBT的导通电流。通电流。通电流。

【技术实现步骤摘要】
一种IGBT管压降检测电路及导通电流获取方法


[0001]本专利技术涉及电力电子
，具体涉及一种IGBT管压降检测电路及导通电流获取方法。

技术介绍

[0002]绝缘栅晶体管IGBT是MOSFFET与双极晶体管的复合器件，它既有功率MOSFET输入阻抗高、工作速度快、易驱动的优点，又具有双极达林顿功率管GTO饱和电压低、电流容量大、耐压高等优点，能正常工作于几千Hz频率范围，广泛应用于大、中功率设备，如工业变频器、轨道牵引、新能源发电和智能电网等。
[0003]由于驱动器与IGBT并联连接，驱动器无法直接检测IGBT的导通电流，可以通过IGBT两端的管压降Uce检测和结温计算出电流，IGBT的管压降Uce与电流的关系曲线如图1所示。传统的IGBT驱动器检测Uce导通压降的方式有二极管检测与阻容分压检测，如图2(a)所示，采用二极管的检测方式，检测回路里串入了二极管，开通时检测支路电流，经过二极管流入IGBT，检测结果包含了IGBT的管压降和二极管管压降，由于二极管管压降受到电流大小和温度变化影响，导致Uce检测误差大；如图2(b)所示，采用阻容分压的检测方式，检测回路通常选用多个高阻值和高耐压电阻串联，检测输出端电压一般只有几伏到十几伏，而输入端电压一般有几千伏，该方法难以精确检测低电压。以上两种方法实现的管压降检测，其结果通常用于判定IGBT严重过流故障，然后闭锁IGBT，如果不能准备测量IGBT工作的管压降，就无法对IGBT的工作状态进行准确的预测。

技术实现思路

[0004]因此，为了克服现有技术中获取IGBT工作的管压降精度低、误差大的缺点，提供一种IGBT管压降检测电路，可以实现IGBT管压降的精确检测，同时，依据管压降的检测数据，结合结温得到IGBT的导通电流，可以对IGBT工作状态实现全方位状态评估。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种IGBT管压降检测电路，包括：高压检测电路、镜像补偿电路、钳位与旁路回路、第一恒流源、第二恒流源和差分运放单元，其中：
[0007]高压检测电路，用于承受被测IGBT关断后的高压，并在被测IGBT导通时为第一恒流源提供电流通路；
[0008]镜像补偿电路，电路形式与器件参数与高压检测电路相同，用于抵消高压检测电路引入的测量误差；
[0009]钳位与旁路回路中的钳位回路，用于当被测IGBT两端电压过高时，通过设置电压钳位防止输入到差分运放单元的电压过高；当被测IGBT关闭时，旁路回路导通，为第一恒流源提供续流回路，当被测IGBT导通时，旁路回路断开；
[0010]第一恒流源，用于在被测IGBT导通时提供电流，依次经高压检测回路和被测IGBT后流入地端；
[0011]第二恒流源，用于在被测IGBT导通时提供电流，经镜像补偿回路流入地端；
[0012]差分运放单元，用于将正相输入端信号与反相输入端信号作差，输出被测IGBT的管压降。
[0013]在一实施例中，所述高压检测电路与所述镜像补偿电路，均包括：串联连接的二极管或串联连接的电阻。
[0014]在一实施例中，所述高压检测电路与所述镜像补偿电路，均包括：串联连接的二极管和电阻。
[0015]在一实施例中，所述钳位回路包括:将差分运放的输入端钳位到供电电源及接地端的二极管；所述旁路回路包括三极管或者mos管。
[0016]在一实施例中，所述第一恒流源、第二恒流源均为高稳定恒流源。
[0017]在一实施例中，所述第一恒流源为受控恒流源，所述第二恒流源为高稳定恒流源，所述IGBT管压降检测电路，还包括：第一电阻分压电路、第二电阻分压电路和跟随运放单元，所述第一电阻分压电路、第二电阻分压电路分别连接于所述差分运放单元正相输入端和反相输入端，所述跟随运放单元连接于所述第二电阻分压电路和第二恒流源之间。
[0018]在一实施例中，所述的IGBT管压降检测电路，还包括：第一限流电阻和第二限流电阻，分别连接于差分运放单元的正相输入端和反相输入端。
[0019]在一实施例中，所述的IGBT管压降检测电路，还包括：缓冲电路，连接于被测IGBT的基极，用于接收触发指令，控制被测IGBT的通断状态。
[0020]在一实施例中，旁路回路以及差分运放输出端的测量同接收到的触发指令协同配合，控制IGBT导通时，关闭旁路回路；控制IGBT关断时，使能差分运放输出端的测量。
[0021]第二方面，本专利技术实施例提供一种IGBT导通电流获取方法，包括：基于第一方面任一实施例所述的IGBT管压降检测电路，结合结温得到IGBT的导通电流。
[0022]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0023]本专利技术实施例提供的IGBT管压降检测电路及导通电流获取方法，检测电路采用高压检测电路，用于承受被测IGBT关断后的高压，并在被测IGBT导通时为第一恒流源提供电流通路；利用镜像补偿电路，电路形式与器件参数与高压检测电路相同，用于抵消高压检测电路引入的测量误差；设置钳位与旁路回路，用于当被测IGBT两端电压过高时，通过设置电压钳位防止输入到差分运放单元的电压过高；当被测IGBT关闭时，旁路回路导通，为第一恒流源提供续流回路，当被测IGBT导通时，旁路回路断开；第一恒流源，用于在被测IGBT导通时提供电流，依次经高压检测回路和被测IGBT后流入地端；第二恒流源，用于在被测IGBT导通时提供电流，经镜像补偿回路流入地端；最后采用差分运放单元，用于将正相输入端信号与反相输入端信号作差，输出被测IGBT的管压降。本专利技术基于高稳定恒流源的二极管检测方式，消除了负载波动对检测回路的影响；采用镜像补偿回路，用于抵消二极管的非线性和环境温度带来的影响，利用差分运放单元消除了检测回路引入的偏差，可以将传统的检测精度提升至毫伏量级，实现IGBT管压降的精确检测，通过获得的精确管压降值再配合系统电流，可以实现对IGBT结温、通态损耗和故障电流的准确评估，基于管压降的检测数据，结合结温得到IGBT精准的导通电流。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为IGBT的管压降Uce与电流的关系曲线图；
[0026]图2(a)和(b)为现有技术中的进行IGBT管压降检测电路的示意图；
[0027]图3为本专利技术实施例中提供的IGBT管压降检测电路的功能模块的连接示意图；
[0028]图4为本专利技术实施例中提供的IGBT管压降检测电路一个具体实施例的结构示意图；
[0029]图5为本专利技术实施例中提供的IGBT管压降检测电路另一个具体实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0030]下面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种IGBT管压降检测电路，其特征在于，包括：高压检测电路、镜像补偿电路、钳位与旁路回路、第一恒流源、第二恒流源和差分运放单元，其中：高压检测电路，用于承受被测IGBT关断后的高压，并在被测IGBT导通时为第一恒流源提供电流通路；镜像补偿电路，电路形式与器件参数与高压检测电路相同，用于抵消高压检测电路引入的测量误差；钳位与旁路回路中的钳位回路，用于当被测IGBT两端电压过高时，通过设置电压钳位防止输入到差分运放单元的电压过高；当被测IGBT关闭时，旁路回路导通，为第一恒流源提供续流回路，当被测IGBT导通时，旁路回路断开；第一恒流源，用于在被测IGBT导通时提供电流，依次经高压检测回路和被测IGBT后流入地端；第二恒流源，用于在被测IGBT导通时提供电流，经镜像补偿回路流入地端；差分运放单元，用于将正相输入端信号与反相输入端信号作差，输出被测IGBT的管压降。2.根据权利要求1所述IGBT管压降检测电路，其特征在于，所述高压检测电路与所述镜像补偿电路，均包括：串联连接的二极管或串联连接的电阻。3.根据权利要求1所述IGBT管压降检测电路，其特征在于，所述高压检测电路与所述镜像补偿电路，均包括：串联连接的二极管和电阻。4.根据权利要求1所述IGBT管压降检测电路，其特征在于，所述钳位回路包括：将差分运放的输入端钳位到供电电源及接地端的二极管；所述旁路回路包括三...

【专利技术属性】
技术研发人员：白建成，客金坤，贺之渊，高冲，冯静波，池浦田，许航宇，关兆亮，
申请(专利权)人：国网智能电网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：