具有冗余功能的IGBT触发装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供的具有冗余功能的IGBT触发装置，包括PWM信号正确性检测电路、死区时间控制电路、冗余式推挽触发电路和保护电路。由于采用PWM触发信号检测和IGBT死区时间设置，保证IGBT可靠的开通与关断。冗余式推挽触发电路包括一对推挽功率管和备用推挽功率管。保护电路包括欠压、过流和过温的检测电路。本实用新型专利技术具有冗余功能的IGBT触发装置的优点是：能够很好地满足IGBT的触发条件，其触发灵敏性高，抗电磁干扰能力强，稳定性好，信号传输采用光纤通信，提高了传输速度，减少了传输过程的电磁干扰，可广泛的应用于电能质量产品功率模块的IGBT触发系统。另外，所选元器件价格低廉，降低了IGBT驱动电路的成本。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电力系统的IGBT触发
，特别涉及一种具有冗余功能的 IGBT触发装置。
技术介绍
随着电能质量要求不断提高，电能质量产品应用越来越广泛，功率模块是其主要构成部分，其IGBT驱动要求驱动能力强，保护迅速有效，因此IGBT是否安全可靠的开通关断，在整套产品装置中显得尤为重要。若不能安全稳定的驱动IGBT，功率器件容易损坏。目前市场应用的IGBT触发模块集成度低，选用的芯片价格昂贵，成本极高，芯片损坏不易修复。其触发电路多采用推挽电路，实践证明，构成推挽电路的三极管极易损坏， 可靠性差。内部多采用线缆做信号传输介质，传输率低，抗干扰能力差。缺乏必要的保护电路，安全可靠性不能保证。总之，目前应用的驱动模块的这些问题，不能满足IGBT安全可靠地开通关断。
技术实现思路
本技术的目的是克服上述缺陷，提供一套成本低，可靠性、稳定性、灵敏度高的具有冗余功能的IGBT触发装置。为达到上述目的，本技术提供的具有冗余功能的IGBT触发装置，还包括PWM 信号正确性检测电路、死区时间控制电路、冗余式推挽触发电路和保护电路，其中所述PWM信号正确性检测电路包括同或门、或门和与非门，取两路PWM信号分别接至所述同或门的两个输入端，两路所述PWM信号同时分别接至所述或门的两个输入端， 所述同或门和或门的输出端分别接至所述与非门的输入端，所述与非门的输出端作为所述 PWM正确性检测信号的输出端；所述死区时间控制电路包括第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容、第一二极管、第二二极管、第二与门和第三与门，取两路PWM信号，其中一路PWM信号的一端接至所述第二与门的一个输入端，该路PWM信号的另一端经所述第二二极管接至所述第二与门的另一个输入端，另一路PWM信号的一端接至所述第三与门的一个输入端，该路PWM信号的另一端经所述第一二极管接至所述第三与门的另一个输入端，所述第二电阻与第二电容构成充放电回路，并接至所述第三与门的两个输入端之间，所述第一电阻与第一电容构成充放电回路，并接至所述第二与门的两个输入端之间，所述第二与门和第三与门的两个输出端输出死区时间控制信号；所述冗余式推挽触发电路包括一对推挽功率管，以及备用推挽功率管、电压继电器的常开触点和常闭触点，所述备用推挽功率管与上推挽功率管为同类功率管并串联在一对推挽功率管之间，所述PWM信号接至这三个功率管相互并联的基极，所述电压继电器的常开触点与上推挽功率管并联，电压继电器的常闭触点与下推挽功率管并联，IGBT触发信号自所述备用推挽功率管与上推挽功率管的串接点输出；所述保护电路包括故障检测电路和与其相连的故障输出电路，所述死区时间控制信号和保护电路输出的故障信号经一锁存器控制所述PWM信号的输出。本技术具有冗余功能的IGBT触发装置，其中所述电压继电器的控制电路包括基准电压和推挽电路输出电压的检测电路及与其相连的比较电路，所述比较电路的输出信号接至所述电压继电器的输入端。本技术具有冗余功能的IGBT触发装置，其中所述故障输出电路包括欠压、过流和过温度的检测电路。本技术具有冗余功能的IGBT触发装置，其中所述PWM信号正确性检测电路、 死区时间控制电路和保护电路采用门电路芯片构成。本技术具有冗余功能的IGBT触发装置，其中所述PWM信号采用光纤进行传输。本技术具有冗余功能的IGBT触发装置的优点和积极效果在于由于增设了 PWM信号正确性检测电路、死区时间控制电路、冗余式推挽触发电路和保护电路，能够很好地满足IGBT的触发条件，其触发灵敏性高，抗电磁干扰能力强，稳定性好，保护电路全面， 因此被广泛的应用于电能质量产品功率模块的IGBT触发系统。另外，所选元器件价格低廉，降低了 IGBT驱动电路的成本。下面将结合实施例参照附图进行详细说明。附图说明图1是本技术具有冗余功能的IGBT触发装置的方框图；图2是PWM信号正确性检测电路原理图；图3是死区时间控制电路原理图；图4是冗余式推挽电路原理图；图5是保护电路的电路原理图。具体实施方式控制器通过光纤输出的PWM信号高电平电压一般为3 5V，不能有效地控制IGBT 通断，本技术具有冗余功能的IGBT触发装置，利用小信号获得足以驱动IGBT通断的大信号。参照图1，本技术具有冗余功能的IGBT触发装置包括PWM信号正确性检测电路、死区时间控制电路、冗余式推挽触发电路和保护电路。PWM信号正确性检测电路、死区时间控制电路、冗余式推挽触发电路和保护电路。PWM信号采用传输速率高，抗干扰能力强的光纤进行传输。首先，PWM信号通过PWM正确性检测电路进行初步的自检，若检测到控制器发送的 PWM信号错误，则锁定PWM信号，触发信号置为低电平；若PWM信号正确，则进入下一环节即 “死区时间设定”；其次，PWM信号进入触发电路之前增加一延时，即为“死区时间”；再次，保护电路判断是否出现故障信号，若无故障信号，则PWM信号正常作用于推挽电路功率管的基极，IGBT正常开通关断；若保护电路检测到故障信号，该故障信号置为低电平，进入锁存器锁存当前状态，锁定PWM信号，等待控制器发出复位信号，再重新启动IGBT触发装置。参照图2，PWM信号正确性检测电路包括同或门U1、或门U2和与非门U3，取两路 P丽信号P丽1、P丽2分别接至同或门Ul的两个输入端，两个所述P丽信号P丽1、P丽2同时分别接至或门U2的两个输入端，同或门Ul和或门U2的输出端分别接至与非门U3的输入端，U3的输出端作为PWM信号正确性检测的输出端。在上述电路中，从控制器输出的两路PWM信号逻辑电平不能同时为高电平，即保证正IGBT上下两桥臂不能同时导通。两路PWM信号通过同或门U1，若两路信号逻辑电平相同，则同或门Ul输出逻辑1 ；同时，两路PWM信号经或门U2，若两路PWM信号逻辑电平都为高，则或门U2输出1，若两路PWM信号全为逻辑低电平，则或门U2输出为0。同或门U1、或门U2的输出接至与非门U3的两输入端，当同或门U1、或门U2的输出都为逻辑1时，则所述P丽信号是错误信号，与非门U3输出为逻辑0，锁定PWM信号，关断IGBT，否则PWM信号继续输出。参照图3，死区时间的控制采用延时的方式，两路PWM信号通过一电容的充放电延时一段时间，此时间为设定的IGBT死区时间，由此保证触发能可靠的开通关断。死区时间控制电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容Cl、第二电容C2、第一二极管D1、第二二极管D2、第二与门U13、第三与门U14，从控制器输出的两路PWM信号 PWMl、PWM2，一路PWM信号PWMl的一端接至第二与门U13的一个输入端，该路PWM信号PWMl 的另一端经第二二极管Dl接至第二与门U13的另一个输入端，另一路PWM信号PWM2的一端接至第三与门U14的一个输入端，该路PWM信号PWM2的另一端经第一二极管D2接至第三与门U14的另一个输入端，第二电阻R2与第二电容C2构成充放电回路接至第三与门U14 的两个输入端之间，第一电阻Rl与第一电容Cl构成充放电回路接至第二与门U13的两个输入端之间，第二与门U13和第三与门U14的两个输出端输出死区时间控制信号。在上述电路中，PWM信号通过电容C1、C2的充放电本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种具有冗余功能的ＩＧＢＴ触发装置，包括ＰＷＭ触发信号，其特征在于：还包括ＰＷＭ信号正确性检测电路、死区时间控制电路、冗余式推挽触发电路和保护电路，其中：所述ＰＷＭ信号正确性检测电路包括同或门（Ｕ１）、或门（Ｕ２）和与非门（Ｕ３），取两个ＰＷＭ信号（ＰＷＭ１、ＰＷＭ２）分别接至所述同或门（Ｕ１）的两个输入端，两个所述ＰＷＭ信号（ＰＷＭ１、ＰＷＭ２）同时分别接至所述或门（Ｕ２）的两个输入端，所述同或门（Ｕ１）和或门（Ｕ２）的输出端分别接至所述与非门（Ｕ３）的输入端，所述与非门（Ｕ３）的输出端作为所述ＰＷＭ信号正确性检测的输出端；所述死区时间控制电路包括第一电阻（Ｒ１）、第二电阻（Ｒ２）、第一电容（Ｃ１）、第二电容（Ｃ２）、第一二极管（Ｄ１）、第二二极管（Ｄ２）、第二与门（Ｕ１３）和第三与门（Ｕ１４），取两路ＰＷＭ信号（ＰＷＭ１、ＰＷＭ２），其中一路ＰＷＭ信号（ＰＷＭ１）的一端接至所述第二与门（Ｕ１３）的一个输入端，该路ＰＷＭ信号（ＰＷＭ１）的另一端经所述第二二极管（Ｄ１）接至所述第二与门（Ｕ１３）的另一个输入端，另一路ＰＷＭ信号（ＰＷＭ２）的一端接至所述第三与门（Ｕ８）的一个输入端，该路ＰＷＭ信号（ＰＷＭ２）的另一端经所述第一二极管（Ｄ）接至所述第三与门（Ｕ１４）的另一个输入端，所述第二电阻（Ｒ２）与第二电容（Ｃ２）构成充放电回路，并接至所述第三与门（Ｕ１４）的两个输入端之间，所述第一电阻（Ｒ１）与第一电容（Ｃ１）构成充放电回路，并接至所述第二与门（Ｕ１３）的两个输入端之间，所述第二与门（Ｕ１３）和第三与门（Ｕ１４）的两个输出端输出死区时间控制信号；所述冗余式推挽触发电路包括一对推挽功率管（Ｑ１、Ｑ３），以及备用推挽功率管（Ｑ２）、电压继电器（Ｕ１６）的常开触点（ＫＡ１）和常闭触点（ＫＡ２），所述备用推挽功率管（Ｑ２）与上推挽功率管（Ｑ１）为同类功率管并串联在一对推挽功率管（Ｑ１、Ｑ３）之间，所述ＰＷＭ信号接至这三个功率管相互并联的基极，所述电压继电器（Ｕ１６）的常开触点（ＫＡ１）与上推挽功率管（Ｑ１）并联，电压继电器（Ｕ１６）的常闭触点（ＫＡ２）与下推挽功率管（Ｑ３）并联，ＩＧＢＴ触发信号自所述备用推挽功率管（Ｑ２）与上推挽功率管（Ｑ１）的串接点输出；所述保护电路包括故障检测电路和与其相连的故障输出电路，所述死区时间控制信号和保护电路输出的故障信号经一锁存器控制所述ＰＷＭ信号的输出。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：万道金，葛安民，司呈恪，
申请(专利权)人：山东蓝天电能科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：37