一种用于APF大功率IGBT的短路保护电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于APF大功率IGBT的短路保护电路，包括IGBT的工作控制电路，与IGBT连接；IGBT的短路保护电路，也与IGBT连接；所述IGBT的短路保护电路包括：短路保护电路的工作控制电路、短路保护电路的检测电路、缓慢降低栅极电压电路和保护锁存复位电路；所述短路保护电路的工作控制电路与短路保护电路的检测电路连接，所述短路保护电路的检测电路与IGBT连接，所述缓慢降低栅极电压电路与短路保护电路的工作控制电路、保护锁存复位电路和IGBT连接。本实用新型专利技术具有提高工作电路可靠性，在发生短路时采取缓慢降低IGBT栅极电压的软关断方式来降低关断时的过电压的优点。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
—种用于APF大功率IGBT的短路保护电路
本技术属于电力电子控制保护领域，尤其涉及一种用于APF大功率IGBT的短路保护电路。
技术介绍
自世界上第一只MOSFET及IGBT问世以来，电压控制型电力电子器件特别是IGBT正经历一个飞速发展的过程。IGBT单模块器件的电压越做越高，电流越做越大。同时，与之配套的驱动器件也得到了大力发展。随着器件应用领域越来越广，电源设备变换功率越来越大，尤其在谐波治理方面，有源电力滤波器采用IGBT开关动作补偿谐波，当IGBT发生短路时，采用一般的速度封锁栅极电压，过高的电流变化率di/dt会引起过电压，高压可能使得IGBT发生锁定现象而造成损坏的问题，通常为了避免短路保护引起过电压而损坏IGBT，一般采取增大驱动电阻，延长关断时间以及母线加突波吸收电路，但是增大驱动电阻也会增大开关损耗，影响波形质量，使得工作可靠性降低，为了提高工作电路可靠性，在发生短路时采取缓慢降低IGBT栅极电压的软关断方式来降低关断时的过电压。
技术实现思路
本技术的目的就是为了解决上述问题，提供一种用于APF大功率IGBT的短路保护电路，它具有提高工作电路可靠性，在发生短路时采取缓慢降低IGBT栅极电压的软关断方式来降低关断时的过电压的优点。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案:一种用于APF大功率IGBT的短路保护电路，包括IGBT的工作控制电路，与IGBT连接，利用PWM信号控制IGBT的工作与否；IGBT的短路保护电路，也与IGBT连接，用于监测IGBT短路电流，并在PWM信号控制下在短路时利用缓慢降低栅极电压电路防止IGBT短路引起过电压而损坏IGBT ；所述IGBT的短路保护电路包括:短路保护电路的工作控制电路，用于控制短路保护电路的工作与否；短路保护电路的检测电路，用于对IGBT的短路电流进行检测；缓慢降低栅极电压电路，用于缓慢降低栅极电压；保护锁存复位电路，用于对缓慢降压的状态进行保护锁定，直至完全关断IGBT ；所述短路保护电路的工作控制电路与短路保护电路的检测电路连接，所述短路保护电路的检测电路与IGBT连接，所述缓慢降低栅极电压电路与短路保护电路的工作控制电路、保护锁存复位电路和IGBT连接。所述IGBT的工作控制电路包括IGBT正常开通部分和IGBT正常关断控制部分；所述IGBT正常开通部分包括2N5401三极管QlO、MJD44H11三极管Q5、栅极驱动电阻RG ;所述MJD44H11三极管Q5的基极接PWM驱动装置，所述MJD44H11三极管Q5的集电极接+15V，所述MJD44H11三极管Q5的发射极通过栅极驱动电阻RG接IGBT的基极，所述IGBT的集电极接电源VCE，所述IGBT的发射极接地POWERGND。所述IGBT正常关断控制部分包括2N5401三极管Q10、MJD45H11三极管Q8、栅极驱动电阻RG ;所述MJD45H11三极管Q8的基极接PWM驱动装置，所述MJD45H11三极管Q8的集电极接-5V，所述MJD45H11三极管Q8的发射极通过栅极驱动电阻RG接IGBT的基极，所述IGBT的集电极接电源VCE，所述IGBT的发射极接地POWERGND。所述短路保护电路的工作控制电路，包括2N5401三极管Q10，所述2N5401三极管QlO的基极接PWM驱动装置，所述2N5401三极管QlO的集电极接地，所述2N5401三极管QlO的发射极通过电阻R12接+15V。所述短路保护电路的检测电路，包括BY203/20S 二极管D2、稳压二极管DV2、电容C5和电阻R12，所述BY203/20S 二极管D2的负极接IGBT的集电极，所述BY203/20S 二极管D2的正极通过电阻R12接+15V，所述BY203/20S 二极管D2的正极还通过电容C5接地，所述BY203/20S 二极管D2的正极还与稳压二极管DV2的负极连接，所述稳压二极管DV2的正极接缓慢降低栅极电压电路。所述缓慢降低栅极电压电路，包括2N3904三极管Q9、TP521_1光电耦合器Ul、电阻R17、电阻R14、电容C4 、IN4148 二极管D3、PBSS3540M三极管Q6、电阻R26，所述2N3904三极管Q9的基极连接到所述稳压二极管DV2的正极，所述2N3904三极管Q9的发射极接地，所述2N3904三极管Q9的基地集电极接TP521-1光电耦合器Ul的第2管脚，所述TP521-1光电耦合器Ul的第3管脚接地，所述TP521-1光电耦合器Ul的第I管脚接电阻R17，所述TP521-1光电耦合器Ul的第4管脚接保护锁存复位电路，所述电阻R17通过电阻R14接+15V，所述电阻R14还与电容C4并联，所述电阻R14还与IN4148 二极管D3并联，所述IN4148 二极管D3的负极连接到+15V，所述IN4148 二极管D3的正极连接到PBSS3540M三极管Q6的基极，所述PBSS3540M三极管Q6的集电极接地，所述PBSS3540M三极管Q6的发射极通过电阻R26接MJD44H11三极管Q5的发射极和MJD45H11三极管Q8的发射极。所述保护锁存复位电路包括HCF4013BM1锁存器U27、电容C218、电阻R21，所述HCF4013BM1锁存器U27的第4管脚通过电容C218接地，所述HCF4013BM1锁存器U27的第4管脚通过电阻R21接+5V电压，所述HCF4013BM1锁存器U27的第4管脚还接到所述TP521-1光电耦合器Ul的第4管脚，所述HCF4013BM1锁存器U27的第3管脚和HCF4013BM1锁存器U27的第5管脚都接地，所述HCF4013BM1锁存器U27的第I管脚连接PWM LOCK,所述HCF4013BM1锁存器U27的第6管脚通过复位开关接+5V电压，所述HCF4013BM1锁存器U27的第6管脚还通过并联的电容C109和电阻Rl 16接地。电阻R12阻值为2.2千欧，电容C5容值为4.7nF，三极管QlO为2N5401，三极管Q5为MJD44H11，三极管Q8为MJD45H11。光电耦合器Ul的型号为TIP521，锁存器U27的型号为HCF4013BM1故障信号锁存，稳压二极管DV2为IGBT短路保护电压参考值，电容C5电容为保护有效延时电容，其中电容C4、电阻R17为光电耦合器Ul副边导通延时时间。电阻R14、电阻R17阻值为I千欧，电容C4容值为20nF，二极管D3型号为1N4148，电阻R21阻值为10千欧，电容C218容值为0.lPF，二极管D2型号为BY203/20S，电容C109容值为0.?μΡ,电阻Rl 16阻值为10千欧，三极管Q6型号为PBSS3540M，电阻R26阻值为220欧，锁存器U27A型号为HCF4013BM1。本技术的有益效果:I通过引入栅极软关断技术，既缓慢降低栅极电压的方式，以及合理驱动方式，可以提高设备工作的可靠性。2提高工作电路可靠性，在发生短路时采取缓慢降低IGBT栅极电压的软关断方式来降低关断时的过电压。3使用驱动保护模块成本比较高，使用该方案成本低。4软关断及保护的时间分别可控，提高保护的准确性。5增加保护有效电路部分避免了误保护。【附图说明】图1为一种I本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于APF大功率IGBT的短路保护电路，其特征是，包括?IGBT的工作控制电路，与IGBT连接，利用PWM信号控制IGBT的工作与否；?IGBT的短路保护电路，也与IGBT连接，用于监测IGBT短路电流，并在PWM信号控制下在短路时利用缓慢降低栅极电压电路防止IGBT短路引起过电压而损坏IGBT；?所述IGBT的短路保护电路包括：?短路保护电路的工作控制电路，用于控制短路保护电路的工作与否；?短路保护电路的检测电路，用于对IGBT的短路电流进行检测；?缓慢降低栅极电压电路，用于缓慢降低栅极电压；?保护锁存复位电路，用于对缓慢降压的状态进行保护锁定，直至完全关断IGBT；?所述短路保护电路的工作控制电路与短路保护电路的检测电路连接，所述短路保护电路的检测电路与IGBT连接，所述缓慢降低栅极电压电路与短路保护电路的工作控制电路、保护锁存复位电路和IGBT连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于APF大功率IGBT的短路保护电路，其特征是，包括 IGBT的工作控制电路，与IGBT连接，利用PWM信号控制IGBT的工作与否； IGBT的短路保护电路，也与IGBT连接，用于监测IGBT短路电流，并在PWM信号控制下在短路时利用缓慢降低栅极电压电路防止IGBT短路引起过电压而损坏IGBT ； 所述IGBT的短路保护电路包括: 短路保护电路的工作控制电路，用于控制短路保护电路的工作与否； 短路保护电路的检测电路，用于对IGBT的短路电流进行检测； 缓慢降低栅极电压电路，用于缓慢降低栅极电压； 保护锁存复位电路，用于对缓慢降压的状态进行保护锁定，直至完全关断IGBT ； 所述短路保护电路的工作控制电路与短路保护电路的检测电路连接，所述短路保护电路的检测电路与IGBT连接，所述缓慢降低栅极电压电路与短路保护电路的工作控制电路、保护锁存复位电路和IGBT连接。2.如权利要求1所述的一种用于APF大功率IGBT的短路保护电路，其特征是，所述IGBT的工作控制电路包括IGBT正常开通部分和IGBT正常关断控制部分； 所述IGBT正常开通部分包括2N5401三极管Q10、MJD44H11三极管Q5、栅极驱动电阻RG ;所述MJD44H11三极管Q5的基极接PWM驱动装置，所述MJD44H11三极管Q5的集电极接+15V，所述MJD44H11三极管Q5的发射极通过栅极驱动电阻RG接IGBT的基极，所述IGBT的集电极接电源VCE，所述IGBT的发射极接地POWERGND。3.如权利要求2所述的一种用于APF大功率IGBT的短路保护电路，其特征是，所述IGBT正常关断控制部分包括2N5401三极管Q10、MJD45H11三极管Q8、栅极驱动电阻RG ;所述MJD45H11三极管Q8的基极接PWM驱动装置，所述MJD45H11三极管Q8的集电极接-5V，所述MJD45H11三极管Q8的发射极通过栅极驱动电阻RG接IGBT的基极，所述IGBT的集电极接电源VCE，所述IGBT的发射极接地POWERGND。4.如权利要求1所述的一种用于APF大功率IGBT的短路保护电路，其特征是，所述短路保护电路的工作控制电路，包括2N5401三极管Q10，所述2N5401三极管QlO的基极接PWM驱动装置，所述2N5401三极管QlO的集电极接地，所述2N5401三极管QlO的发射极通过电阻 R12 接+15V。5.如权利要求1所述的一种用于APF大功率IGBT的短路保护电路，其特征是，所述短路保护电路的检测电路，包括BY203/20S 二极管D2、稳压二极管DV2、电容C5和电阻R12，所述BY203/20S 二极管D2的负极接IGBT的集电极，所述BY203/20S 二极管D2的正极通过电阻R12接+15V，所述BY203/20S 二极管D2的正极还通...

【专利技术属性】
技术研发人员：张青青，王兴照，张高峰，韦良，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网山东省电力公司电力科学研究院，
类型：实用新型
国别省市：