一种IGBT过流过压保护电路及保护方法技术

本申请公开了一种IGBT过流过压保护电路及保护方法，该电路包括：控制单元，电压采集单元，电流采集单元，门极驱动单元，关断单元以及第一IGBT；其中，电压采集单元用于采集第一IGBT的Vce电压，得到采集电压；电流采集单元用于采集与流过第一IGBT的电流呈正相关的采集电流；控制单元用于当采集电压大于预设的阈值电压或采集电流大于预设的阈值电流时，控制关断单元以第二关断方式关断第一IGBT。由此，通过电流采集单元和电压采集单元分别监测第一IGBT的电流和电压，当控制单元发现采集电流或采集电压过大时，可以及时以第二关断方式关断第一IGBT，也即对第一IGBT进行软关断，从而保护第一IGBT。护第一IGBT。护第一IGBT。

【技术实现步骤摘要】
一种IGBT过流过压保护电路及保护方法


[0001]本申请涉及电子电路
，特别是涉及一种IGBT过流过压保护电路及保护方法。

技术介绍

[0002]随着新能源的大规模发展，电力电子系统作为新能源产品的核心能量转换设备，其工作过程的稳定性越来越引起重视。
[0003]绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)是电力电子系统的核心部件，IGBT作为全控功率半导体器件，与传统的无源元件相比，电流电压耐受能力相对较弱，实际应用中由于控制单元故障、人为错误或其他不可控因素，可能会出现不同的极端操作条件导致IGBT过流过压，以致IGBT失效。为了避免IGBT失效甚至对电力系统造成损坏，应在几微秒内检测到IGBT的过流过压故障并关闭IGBT。
[0004]由此，如何在IGBT发生过流过压故障时及早安全关闭IGBT，成为当前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]基于上述问题，本申请提供了一种IGBT过流过压保护电路及保护方法，可以对IGBT进行电流和电压两方面的监测，能够在IGBT发生过流过压故障时及早安全关闭IGBT，以避免IGBT失效。
[0006]本申请实施例公开了如下技术方案：
[0007]第一方面，本申请提供了一种IGBT过流过压保护电路，所述电路包括：控制单元，电压采集单元，电流采集单元，门极驱动单元，关断单元以及第一IGBT；
[0008]所述控制单元的第一端连接所述电压采集单元的第一端；所述控制单元的第二端连接所述电流采集单元的第一端；所述控制单元的第三端连接所述门极驱动单元的第一端；所述控制单元的第四端连接所述关断单元的第一端；所述电压采集单元的第二端和所述电流采集单元的第二端连接所述第一IGBT的集电极；所述电流采集单元的第三端、所述门极驱动单元的第二端以及所述关断单元的第二端连接所述第一IGBT的门极；
[0009]所述电压采集单元，用于采集所述第一IGBT的发射极与集电极之间电压，得到采集电压；
[0010]所述电流采集单元，用于采集与流过所述IGBT的电流呈正相关的采集电流；
[0011]所述控制单元，用于接收所述电压采集单元发送的采集电压和所述电流采集单元发送的采集电流，当所述采集电压小于或等于预设的阈值电压，且所述采集电流小于或等于预设的阈值电流时，所述控制单元控制所述门极驱动单元以第一关断方式关断所述IGBT；当所述采集电压大于预设的阈值电压或所述采集电流大于预设的阈值电流时，所述控制单元控制所述关断单元以第二关断方式关断所述第一IGBT；执行所述第二关断方式的过程中使用的电阻阻值大于执行所述第一关断方式的过程中使用的电阻阻值。
[0012]可选地，所述电流采集单元，包括：电流采集模块，第二二极管，瞬态电压抑制二极管和采样电阻；
[0013]所述电流采集模块的第一端连接所述控制单元的第二端；所述电流采集模块的第二端连接所述第二二极管的阴极和所述采样电阻的第一端；所述第二二极管的阳极连接所述瞬态电压抑制二极管的阳极；所述瞬态电压抑制二极管的阴极连接所述第一IGBT的集电极；所述采样电阻的第二端连接所述第一IGBT的门极；
[0014]当所述第一IGBT的发射极与集电极之间电压大于所述瞬态电压抑制二极管的预设击穿阈值时，所述瞬态电压抑制二极管被击穿，所述电流采集模块用于采集所述瞬态电压抑制二极管的击穿电流，得到采集电流。
[0015]可选地，所述电压采集单元，包括：电压采集模块和第一二极管；
[0016]所述电压采集模块的第一端连接所述控制单元的第一端；所述电压采集模块的第二端连接所述第一二极管的阳极；所述第一二极管的阴极连接所述第一IGBT的集电极。
[0017]可选地，所述关断单元，包括：三极管和关断电阻；
[0018]所述三极管的基极连接所述控制单元的第四端；所述三极管的集电极连接所述关断电阻的第一端；所述关断电阻的第二端连接所述第一IGBT的门极；所述关断电阻的阻值大于所述门极驱动单元中电阻的阻值。
[0019]可选地，所述门极驱动单元，包括：推挽电路和门极电阻；
[0020]所述推挽电路的第一端连接所述控制单元的第三端；所述推挽电路的第二端连接所述门极电阻的第一端；所述门极电阻的第二端连接所述第一IGBT的门极。
[0021]可选地，所述电路还包括：报警单元；
[0022]所述报警单元连接所述控制单元的第五端；
[0023]所述报警单元，用于当所述控制单元输出所述采集电压大于预设的阈值电压或所述采集电流大于预设的阈值电流的信号时，进行故障报警。
[0024]可选地，所述电路还包括：第二IGBT；
[0025]所述第二IGBT与所述第一IGBT并联，所述第二IGBT的门极连接所述门极驱动单元的第二端和所述关断单元的第二端。
[0026]可选地，所述门极驱动单元，包括：推挽电路，第一门极电阻和第二门极电阻；
[0027]所述推挽电路的第一端连接所述控制单元的第三端；所述推挽电路的第二端连接所述第一门极电阻的第一端和所述第二门极电阻的第一端；所述第一门极电阻的第二端连接所述第一IGBT的门极；所述第二门极电阻的第二端连接所述第二IGBT的门极。
[0028]第二方面，本申请提供了一种IGBT过流过压保护方法，所述方法包括：
[0029]采集IGBT发射极和集电极之间的采集电压以及与流过所述IGBT的电流呈正相关的采集电流；
[0030]若所述采集电压小于或等于预设的阈值电压，且所述采集电流小于或等于预设的阈值电流，则以第一关断方式关断所述IGBT；
[0031]若所述采集电压大于预设的阈值电压或所述采集电流大于预设的阈值电流，则以第二关断方式关断所述IGBT；执行所述第二关断方式的过程中使用的电阻阻值大于执行所述第一关断方式的过程中使用的电阻阻值。
[0032]可选地，所述采集与流过所述IGBT的电流呈正相关的采集电流，包括：
[0033]采集瞬态电压抑制二极管的击穿电流，得到采集电流；所述瞬态电压抑制二极管的阴极与所述IGBT的集电极相连。
[0034]相较于现有技术，本申请具有以下有益效果：
[0035]本申请提供了一种IGBT过流过压保护电路，该电路包括：控制单元，电压采集单元，电流采集单元，门极驱动单元，关断单元以及第一IGBT；其中，电压采集单元，用于采集第一IGBT的发射极与集电极之间电压，得到采集电压；电流采集单元，用于采集与流过所述第一IGBT的电流呈正相关的采集电流；控制单元，用于接收电压采集单元发送的采集电压和电流采集单元发送的采集电流，当采集电压小于或等于预设的阈值电压，且采集电流小于或等于预设的阈值电流时，控制单元控制门极驱动单元以第一关断方式关断IGBT；当采集电压大于预设的阈值电压或采集电流大于预设的阈值电流时，控制单元控制关断单元以第二关断方式关断第一IGBT；执行第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种IGBT过流过压保护电路，其特征在于，所述电路包括：控制单元，电压采集单元，电流采集单元，门极驱动单元，关断单元以及第一IGBT；所述控制单元的第一端连接所述电压采集单元的第一端；所述控制单元的第二端连接所述电流采集单元的第一端；所述控制单元的第三端连接所述门极驱动单元的第一端；所述控制单元的第四端连接所述关断单元的第一端；所述电压采集单元的第二端和所述电流采集单元的第二端连接所述第一IGBT的集电极；所述电流采集单元的第三端、所述门极驱动单元的第二端以及所述关断单元的第二端连接所述第一IGBT的门极；所述电压采集单元，用于采集所述第一IGBT的发射极与集电极之间电压，得到采集电压；所述电流采集单元，用于采集与流过所述第一IGBT的电流呈正相关的采集电流；所述控制单元，用于接收所述电压采集单元发送的采集电压和所述电流采集单元发送的采集电流，当所述采集电压小于或等于预设的阈值电压，且所述采集电流小于或等于预设的阈值电流时，所述控制单元控制所述门极驱动单元以第一关断方式关断所述IGBT；当所述采集电压大于预设的阈值电压或所述采集电流大于预设的阈值电流时，所述控制单元控制所述关断单元以第二关断方式关断所述第一IGBT；执行所述第二关断方式的过程中使用的电阻阻值大于执行所述第一关断方式的过程中使用的电阻阻值。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电流采集单元，包括：电流采集模块，第二二极管，瞬态电压抑制二极管和采样电阻；所述电流采集模块的第一端连接所述控制单元的第二端；所述电流采集模块的第二端连接所述第二二极管的阴极和所述采样电阻的第一端；所述第二二极管的阳极连接所述瞬态电压抑制二极管的阳极；所述瞬态电压抑制二极管的阴极连接所述第一IGBT的集电极；所述采样电阻的第二端连接所述第一IGBT的门极；当所述第一IGBT的发射极与集电极之间电压大于所述瞬态电压抑制二极管的预设击穿阈值时，所述瞬态电压抑制二极管被击穿，所述电流采集模块用于采集所述瞬态电压抑制二极管的击穿电流，得到采集电流。3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电压采集单元，包括：电压采集模块和第一二极管；所述电压采集模块的第一端连接所述控制单元的第一端；所述电压采集模块的第二端连接所述第一二极管的阳极；所述第一二极管的阴极连接所述第一IGBT的集电极。...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪磊，李军，施贻蒙，
申请(专利权)人：杭州飞仕得科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：