二极管箝位式三电平IGBT驱动保护电路和模块及其拓扑装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种二极管箝位式三电平IGBT驱动保护电路和模块及其拓扑装置。本发明专利技术实施例中的内管IGBT驱动保护电路与现有技术相比，内管IGBT驱动保护电路去除了IGBT关断电路和阻断电路，将IGBT的开通与关断交由数字信号处理电路来控制，使得内管IGBT不会被任意关断，并控制外管IGBT先于内管IGBT被关断，从而使得母线电压不会加载在内管IGBT上而损坏内管IGBT，有效地保护了内管IGBT，并且，由于本发明专利技术实施例提供的内管IGBT驱动保护电路减少了IGBT关断电路和阻断电路，并不使用专门的驱动模块，节约了成本，同时减少了驱动单元占用面积，易于装配。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力电子领域，具体涉及一种二极管箝位式三电平IGBT驱动保护电路和模块及其拓扑装置。
技术介绍
绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGate Bipolar Transistor,简称 IGBT)是电力 晶体管和功率场效应管组成的复合器件，由于其具有输入阻抗高、工作速度快、耐压高以及能正常工作于几十KHz频率范围内，故在采用二极管箝位三电平拓扑的电力电子装置中占据了主导地位，例如中高压变频器、风电、SVG、UPS等大都采用IGBT作为主要的功率开关器件。二极管箝位的三电平拓扑电路如图I所示，Tl，T2，T3，T4是IGBT，Tl和T4简称为外管，T2和T3简称为内管，DU D2、D3、D4是和IGBT并联的续流二极管，D5、D6是箝位二极管，对外管电压能起到箝位作用。目前大部分三电平拓扑的驱动保护电路都采用驱动光耦或者专用的驱动模块进行IGBT的驱动，这种驱动电路的特点是在检测到短路故障时，会自己关掉IGBT，然后发送故障信号给数字信号处理电路(Digital Signal Processor,简称DSP),并在几十微秒内，阻断PWM信号的输入。在此电路的研究和实践过程中，本专利技术的专利技术人发现，由于二极管箝位的三电平拓扑电路中箝位二极管只能保证外管被可靠箝位，而内管不会被箝位，因此，当短路故障发生的时候，若内管先于外管被关断或者与外管同时被关断的话，就会导致母线电压加在内管上而使得内管被损坏。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种二极管箝位式三电平IGBT驱动保护电路和模块及其拓扑装置，以期使得IGBT驱动保护电路中IGBT得到有效保护。本专利技术实施例提供一种二极管箝位式三电平IGBT驱动保护电路，包括数字信号处理电路、PWM脉冲信号电路、PWM脉冲处理电路、功率放大电路、故障检测电路、故障信号产生电路；所述数字信号处理电路用于产生PWM脉冲；所述PWM脉冲信号电路用于对所述数字信号处理电路产生的PWM脉冲进行光耦隔离；所述PWM脉冲处理电路与所述PWM脉冲信号电路相连，用于对PWM脉冲进行电平转换处理； 所述功率放大电路与所述PWM脉冲处理电路相连，用于对PWM脉冲进行功率放大处理后形成IGBT驱动信号，然后将所述IGBT驱动信号发送给IGBT ；所述故障检测电路与所述IGBT相连，用于检测所述IGBT的短路故障；所述故障信号产生电路用于当所述故障检测电路检测到短路故障时，产生故障信号并将其发送给所述数字信号处理电路；所述数字信号处理电路还用于当接收到所述故障信号产生电路发送的故障信号后，发送关断IGBT的PWM脉冲，使得IGBT被关断。本专利技术实施例还提供一种二极管箝位式三电平IGBT驱动保护模块，该模块包括外管IGBT驱动保护电路和内管IGBT驱动保护电路；所述外管IGBT驱动保护电路和内管IGBT驱动保护电路均采用如权利要求I所述的二极管箝位式三电平IGBT驱动保护电路，并且所述外管IGBT驱动保护电路中的数字信号处理电路和所述内管IGBT驱动保护电路中的数字信号处理电路为同一个数字信号处理电路；所述数字信号处理电路还用于当接收到故障信号时，分别在预设时刻 发送关断外管IGBT和内管IGBT的PWM脉冲，使得所述外管IGBT先于所述内管IGBT被关断。进一步的，所述外管IGBT驱动保护电路还包括阻断电路和IGBT关断电路；所述阻断电路一端与所述故障检测电路相连，用于当所述故障检测电路检测到短路故障时，在预设时间长度内阻断所述PWM脉冲处理电路向所述功率放大电路发送PWM脉冲；所述IGBT关断电路与所述故障检测电路相连，用于当所述故障检测电路检测到短路故障时，控制所述PWM脉冲处理电路向所述功率放大电路发送关断IGBT的PWM脉冲。本专利技术实施例还提供一种二极管箝位式三电平拓扑装置，包括第一驱动保护模块、第二驱动保护模块、第一 IGBT模块和第二 IGBT模块，所述第一驱动保护模块用于驱动和保护所述第一 IGBT模块，所述第二驱动保护模块用于驱动和保护所述第二 IGBT模块；所述第一驱动保护模块和第二驱动保护模块均采用如权利要求2至7任一项所述的二极管箝位式三电平IGBT驱动保护模块；所述第一 IGBT模块包括第一外管IGBT和第一内管IGBT，所述第二 IGBT模块包括第二外管IGBT和第二内管IGBT。本专利技术实施例提供的二极管箝位式三电平IGBT驱动保护电路包括数字信号处理电路、PWM脉冲信号电路、PWM脉冲处理电路、功率放大电路、故障检测电路、故障信号产生电路，与现有技术相比较，本专利技术提供的IGBT驱动保护电路去除了 IGBT关断电路和阻断电路，IGBT的开通和关断都由数字信号处理电路来控制，保证了 IGBT不会被任意关断，从而使得母线电压不会全加载在IGBT上，有效地保护了 IGBT ;并且，由于本专利技术实施例提供的IGBT驱动保护电路减少了 IGBT关断电路和阻断电路，并不使用专门的驱动模块，节约了成本，同时减少了驱动保护电路占用面积，易于装配；本专利技术实施例所提供的一种二极管箝位式三电平IGBT驱动保护模块中的数字信号处理电路用于当接收到故障信号时，分别在预设时刻发送关断外管IGBT和内管IGBT的PWM脉冲，使得外管IGBT先于内管IGBT被关断。该IGBT驱动保护电路模块化，能够进行独立安装和拆卸，提高了 IGBT驱动保护电路的通用性，从而提高产品开发效率和减小产品维护成本。同时，本专利技术实施例中分立器件构成的数字信号处理电路、PWM脉冲信号电路、PWM脉冲处理电路、功率放大电路、故障检测电路、故障信号产生电路、IGBT关断电路及阻断电路使得二极管箝位式三电平拓扑装置的定制或设计变得非常灵活方便。附图说明图I是现有技术二极管箝位式三电平电路拓扑图；图2是本专利技术实施例的一种内管IGBT驱动保护电路和外管IGBR驱动保护电路的基本结构不意图；图3是本专利技术实施例的另一种外管IGBT驱动保护电路的的基本结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的包含阻断电路的电路拓扑结构示意图；图5是本专利技术实施例提供的包含IGBT关断电路的电路拓扑结构不意图； 图6是本专利技术实施例提供的二极管箝位式三电平拓扑装置的结构示意图。具体实施例方式本专利技术实施例提供一种二极管箝位式三电平IGBT驱动保护电路和模块及其拓扑装置，以期满足IGBT驱动保护电路中IGBT有效保护的要求。为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，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，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通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，都应当属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供一种二极管箝位式三电平IGBT驱动保护电路，包括数字信号处理电路、PWM脉冲信号电路、PWM脉冲处理电路、功率放大电路、故障检测电路、故障信号产生电路；所述数字信号处理电路用于产生PWM脉冲；所述PWM脉冲信号电路用于对所述数字信号处理电路产生的PWM脉冲进行光耦隔离；所述PWM脉冲处理电路与所述PWM脉冲信号电路相连，用于对PWM脉冲进行电平转换处理；所述功率放大电路与所述PWM脉冲处理电路相连，用于对PWM脉冲进行功率放大处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二极管箝位式三电平IGBT驱动保护电路，其特征在于，包括数字信号处理电路、PWM脉冲信号电路、PWM脉冲处理电路、功率放大电路、故障检测电路、故障信号产生电路；所述数字信号处理电路用于产生PWM脉冲；所述PWM脉冲信号电路用于对所述数字信号处理电路产生的PWM脉冲进行光耦隔离；所述PWM脉冲处理电路与所述PWM脉冲信号电路相连，用于对PWM脉冲进行电平转换处理；所述功率放大电路与所述PWM脉冲处理电路相连，用于对PWM脉冲进行功率放大处理后形成IGBT驱动信号，然后将所述IGBT驱动信号发送给IGBT；所述故障检测电路与所述IGBT相连，用于检测所述IGBT的短路故障；所述故障信号产生电路用于当所述故障检测电路检测到短路故障时，产生故障信号并将其发送给所述数字信号处理电路；所述数字信号处理电路还用于当接收到所述故障信号产生电路发送的故障信号后，发送关断IGBT的PWM脉冲，使得IGBT被关断。

【技术特征摘要】
1.一种二极管箝位式三电平IGBT驱动保护电路，其特征在于，包括数字信号处理电路、PWM脉冲信号电路、PWM脉冲处理电路、功率放大电路、故障检测电路、故障信号产生电路； 所述数字信号处理电路用于产生PWM脉冲； 所述PWM脉冲信号电路用于对所述数字信号处理电路产生的PWM脉冲进行光耦隔离； 所述PWM脉冲处理电路与所述PWM脉冲信号电路相连，用于对PWM脉冲进行电平转换处理； 所述功率放大电路与所述PWM脉冲处理电路相连，用于对PWM脉冲进行功率放大处理后形成IGBT驱动信号，然后将所述IGBT驱动信号发送给IGBT ； 所述故障检测电路与所述IGBT相连，用于检测所述IGBT的短路故障； 所述故障信号产生电路用于当所述故障检测电路检测到短路故障时，产生故障信号并将其发送给所述数字信号处理电路； 所述数字信号处理电路还用于当接收到所述故障信号产生电路发送的故障信号后，发送关断IGBT的PWM脉冲，使得IGBT被关断。2.一种二极管箝位式三电平IGBT驱动保护模块，其特征在于，包括外管IGBT驱动保护电路和内管IGBT驱动保护电路； 所述外管IGBT驱动保护电路和内管IGBT驱动保护电路均采用如权利要求I所述的二极管箝位式三电平IGBT驱动保护电路，并且所述外管IGBT驱动保护电路中的数字信号处理电路和所述内管IGBT驱动保护电路中的数字信号处理电路为同一个数字信号处理电路； 所述数字信号处理电路还用于当接收到故障信号时，分别在预设时刻发送关断外管IGBT和内管IGBT的PWM脉冲，使得所述外管IGBT先于所述内管IGBT被关断。3.根据权利要求2所述的二极管箝位式三电平IGBT驱动保护模块，其特征在于，所述外管IGBT驱动保护电路还包括阻断电路和IGBT关断电路； 所述阻断电路一端与所述故障检测电路相连，用于当所述故障检测电路检测到短路故障时，在预设时间长度内阻断所述PWM脉冲处理电路向所述功率放大电路发送PWM脉冲； 所述IGBT关断电路与所述故障检测电路相连，用于当所述故障检测电路检测到短路故障时，控制所述PWM脉冲处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：申大力，
申请(专利权)人：深圳市英威腾电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：