一种过流与短路保护系统技术方案

本发明专利技术涉及电力电子技术领域，公开了一种过流与短路保护系统，通过改变过流短路保护的阈值对不同的IGBT器件或者不同的运行功能进行适配，而无需改变驱动器的硬件结构。阈值改变方法可以通过改变软件代码相应内容后进行烧录，或者通过驱动器运行中进行通信的方式，切换驱动器的阈值。切换驱动器的阈值。切换驱动器的阈值。

【技术实现步骤摘要】
一种过流与短路保护系统


[0001]本专利技术涉及电力电子
，具体涉及一种过流与短路保护系统。

技术介绍

[0002]以绝缘栅型晶体管(IGBT)作为代表的大功率可关断电力电子器件，是高端电力装备的核心，具有广阔的未来发展前景。在大功率电力电子变流系统中，IGBT等半导体器件的损坏是主要发生的故障，并且由于运行工况复杂、停机运维成本高，对于IGBT器件运行的保护主要依靠驱动器。当IGBT发生短路、过流时，如果驱动器不能及时、准确检测到故障并进行保护，极易导致IGBT永久性损坏，损毁设备，严重影响系统整体运行安全。
[0003]目前，大多数IGBT驱动器对IGBT过流短路的保护，都是确定的参数，或者需要焊接修改驱动器板卡上的阻容等器件才能改变对于IGBT保护时的参数大小，无法充分适应电力电子设备在不同运行工况下，对IGBT保护的灵活需求。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种过流与短路保护系统，以解决IGBT过流短路的保护，都是确定的参数的问题。
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种过流与短路保护系统，包括：短路电压采集模块、过流电压采集模块、处理模块，其中，短路电压采集模块，其第一端与功率器件的集电极连接，其第二端与功率器件的发射极连接，其第三端与处理模块的第一端连接，其用于采集短路电压；过流电压采集模块，其第一端与功率器件的集电极连接，其第二端与功率器件的发射极连接，其第三端与处理模块的第一端连接，其用于采集过流电压；处理模块，其第二端与功率器件的驱动电路连接，其用于在预设周期内，将短路电压或过流电压与预设电压阈值进行预设次数的比较，将预设次数的比较结果加和后，判断加和结果是否超过预设阈值，当超过预设阈值时，判定功率器件短路或过流，并控制功率器件软关断；预设电压阈值及预设阈值均由程序更改及设置。
[0006]本专利技术通过改变过流短路保护的阈值对不同的IGBT器件或者不同的运行功能进行适配，而无需改变驱动器的硬件结构。阈值改变方法可以通过改变软件代码相应内容后进行烧录，或者通过驱动器运行中进行通信的方式，切换驱动器的阈值。
[0007]在一种可选的实施方式中，处理模块包括：模数转换模块及软件控制模块，其中，模数转换模块，其第一端与短路电压采集模块的第三端、过流电压采集模块的第三端连接，其第二端与软件控制模块连接，其用于将短路电压或过流电压与预设电压阈值进行预设次数的比较，将预设次数的比较结果加和；软件控制模块，其第二端与功率器件的驱动电路连接，其用于将预设次数的比较结果加和后，判断加和结果是否超过预设阈值，当超过预设阈值时，判定功率器件短路或过流，并控制功率器件软关断。
[0008]在一种可选的实施方式中，模数转换模块包括：电压基准电路、第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、FPGA芯片，其中，电压基准电路，其输出端与FPGA的第一
端连接，其用于提供预设电压阈值；FPGA芯片，其第一端与电压基准电路的输出端连接，其第一端通过第一电容接地，其第二端依次通过第一电阻、第二电阻与短路电压采集模块的第三端、过流电压采集模块的第三端连接，其第二端还依次通过第一电阻、第二电容接地，其第三端依次通过第三电阻、第二电容接地；在预设周期内，FPGA芯片将短路电压或过流电压与预设电压阈值进行预设次数的比较，将预设次数的比较结果加和。
[0009]在一种可选的实施方式中，模数转换模块还包括：FPGA芯片的第四端依次通过第四电阻、第二电容接地；FPGA芯片的第四端输出随机序列到第二电容上，以注入噪声，提高模数转换功能的精度。
[0010]在一种可选的实施方式中，当第二电容电压低于预设电压阈值时，FPGA芯片的第三端输出高电平；当第二电容电压高于预设电压阈值时，FPGA芯片的第三端输出低电平。
[0011]在一种可选的实施方式中，短路电压采集模块包括：第一电阻支路、第二电阻支路及短路电压采集单元，其中，第一电阻支路，其第一端与功率器件的集电极连接，其第二端与第二电阻支路的第一端连接；第二电阻支路，其第一端与短路电压采集单元的第一端连接，其第二端与功率器件的发射极、短路电压采集单元的第二端连接。
[0012]本专利技术设置反向串联的二极管支路，以防短路工况时，短路电压直接输入至处理模块，以损坏处理模块。
[0013]在一种可选的实施方式中，第一电阻支路包括多个串联连接的第五电阻；第二电阻支路包括第六电阻；第五电阻阻值大于第六电阻。
[0014]在一种可选的实施方式中，过流电压采集模块包括：二极管支路、第七电阻、电压源及过流电压采集单元，其中，二极管支路，其阳极通过第七电阻与电压源的输出端、过流电压采集单元的第一端连接，其阴极与功率器件的集电极连接，其用于防止功率器件集电极的高压输入至过流电压采集单元；过流电压采集单元，其第二端与功率器件的发射极连接。
[0015]在一种可选的实施方式中，二极管支路包括：多个串联连接的二极管。
[0016]在一种可选的实施方式中，电压源的电压高于模数转换模块的量程。
附图说明
[0017]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。
[0018]图1是根据本专利技术实施例的过流与短路保护系统的结构框图；
[0019]图2是根据本专利技术实施例的另一过流与短路保护系统的结构框图；
[0020]图3是根据本专利技术实施例的处理模块的结构图；
[0021]图4是根据本专利技术实施例的短路电压采集模块及过流电压采集模块的结构图。
具体实施方式
[0022]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是
本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]由于大多数IGBT驱动器对IGBT过流短路的保护，都是确定的参数，或者需要焊接修改驱动器板卡上的阻容等器件才能改变对于IGBT保护时的参数大小，无法充分适应电力电子设备在不同运行工况下，对IGBT保护的灵活需求。本实施例提供一种无需修改驱动器硬件设计，仅通过软件修改参数的方法，适配不同型号IGBT保护参数要求的IGBT过流短路驱动保护系统。
[0024]根据本专利技术实施例，提供了一种过流与短路保护系统，如图1所示，包括：短路电压采集模块1、过流电压采集模块2、处理模块3，其中，图1中的功率器件以IGBT为例进行示例说明，但仅以此举例，并不以此为限制。
[0025]如图1所示，短路电压采集模块1，其第一端与功率器件的集电极连接，其第二端与功率器件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种过流与短路保护系统，其特征在于，包括：短路电压采集模块、过流电压采集模块、处理模块，其中，短路电压采集模块，其第一端与功率器件的集电极连接，其第二端与功率器件的发射极连接，其第三端与所述处理模块的第一端连接，其用于采集短路电压；过流电压采集模块，其第一端与功率器件的集电极连接，其第二端与功率器件的发射极连接，其第三端与所述处理模块的第一端连接，其用于采集过流电压；处理模块，其第二端与功率器件的驱动电路连接，其用于在预设周期内，将短路电压或过流电压与预设电压阈值进行预设次数的比较，将预设次数的比较结果加和后，判断加和结果是否超过预设阈值，当超过预设阈值时，判定所述功率器件短路或过流，并控制所述功率器件软关断；所述预设电压阈值及预设阈值均由程序更改及设置。2.根据权利要求1所述的过流与短路保护系统，其特征在于，所述处理模块包括：模数转换模块及软件控制模块，其中，模数转换模块，其第一端与所述短路电压采集模块的第三端、过流电压采集模块的第三端连接，其第二端与所述软件控制模块连接，其用于将短路电压或过流电压与预设电压阈值进行预设次数的比较，将预设次数的比较结果加和；软件控制模块，其第二端与功率器件的驱动电路连接，其用于将预设次数的比较结果加和后，判断加和结果是否超过预设阈值，当超过预设阈值时，判定所述功率器件短路或过流，并控制所述功率器件软关断。3.根据权利要求2所述的过流与短路保护系统，其特征在于，所述模数转换模块包括：电压基准电路、第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、FPGA芯片，其中，电压基准电路，其输出端与所述FPGA的第一端连接，其用于提供所述预设电压阈值；FPGA芯片，其第一端与所述电压基准电路的输出端连接，其第一端通过所述第一电容接地，其第二端依次通过所述第一电阻、第二电阻与所述短路电压采集模块的第三端、过流电压采集模块的第三端连接，其第二端还依次通过所述第一电阻、第二电容接地，其第三端依次通过所述第三电阻、第二电...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹毅博，贺之渊，许航宇，客金坤，关兆亮，许京涛，白建成，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：