专利名称：变频器制动单元保护电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及变频器制动领域，更具体地说，涉及一种变频器制动单元保护电路。
背景技术：
制动单元是变频器中不可或缺的装置，尤其对于变频器需急降速、定位、刹车的场合(如电梯、纺织机、造纸机械、离心机、拉丝机、绕线机等)。近年来，对制动単元失效的研究发现，很多都是由于制动电阻短路造成的。为了解决上述原因造成的制动单元失效，通常在制动单元上增加过流保护电路。在制动电路短路时，制动单元检测到超过额定阈值的大电流，过流保护电路马上关断制动的IGBT。此外，还 可在IGBT驱动电路上増加Vce检测和短路保护电路，从而在制动电阻短路吋，更快的封锁IGBT驱动信号，关断IGBT。上述方式在制动电阻短路时确实能很快关断制动IGBT，但是即便是制动IGBT可靠关断后，IGBT还是可能损害。经研究发现，在制动电阻短路吋，制动IGBT在关断后，其Vce电压仍会超过IGBT额定电压。因为在制动电阻短路时，制动IGBT虽已关断，但此时变频器的母线电容还储存着能量，会引起变频器与制动单元连接电缆的杂散电感和变频器母线电容震荡，而震荡的电压都加在制动IGBT上(震荡的幅值与变频器母线电容和连接电缆的杂散电感有夫)，导致IGBT的Vce超过额定而炸机。此外，还可通过在制动单元在主回路上串联ー个快熔，以实现制动电阻短路保护在制动电阻短路时，短路电流过大，使快熔熔断，保护制动単元和外接的制动电阻等。该方式虽然能在制动电阻短路时保护制动电阻和外部电路，但会烧断快熔，同时还可能会出现制动IGBT失效，即不能很好的保护制动IGBT。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于，针对上述变频器制动单元在制动IGBT模块关闭后因振荡电压而导致IGBT模块损坏的问题，提供一种变频器制动单元保护电路。本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案是，提供一种变频器制动单元保护电路，所述制动単元包括制动电阻及制动IGBT模块，其中所述制动电阻的两端分别连接变频器的正直流母线及制动IGBT模块的集电极，所述制动IGBT模块的发射极连接变频器的负直流母线，所述保护电路包括动态箝位单元，所述动态箝位单元包括瞬态抑制ニ极管，所述瞬态抑制ニ极管的阳极连接制动IGBT模块的栅极、阴极连接制动IGBT模块的集电极且该瞬态抑制ニ极管在所述制动IGBT模块的Nce电压超过箝位保护阈值时击穿。在本实用新型所述的变频器制动单元保护电路中，所述动态箝位单元包括多个瞬态抑制ニ极管，所述多个瞬态抑制ニ极管串联连接在所述制动IGBT模块的栅极和集电极之间。在本实用新型所述的变频器制动单元保护电路中，所述动态箝位单元还包括与所述瞬态抑制ニ极管串联的ニ极管，该ニ极管的阴极连接到所述制动IGBT模块的栅极。在本实用新型所述的变频器制动单元保护电路中，所述制动IGBT模块的发射极与变频器的负直流母线之间设有用于过流保护的电流检测单元。本实用新型的变频器制动单元保护电路具有以下有益效果通过动态箝位单元对制动IGBT模块的Vra电压震荡的幅值进行钳制，从而在制动电阻短路时保护制动IGBT模块。
图I是本实用新型变频器制动单元保护电路实施例的示意图。
图2是无动态箝位单元时制动IGBT模块的Vra在制动电阻短路的波形图。图3是有动态箝位单元时制动IGBT模块的Vra在制动电阻短路的波形图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一歩详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。如图I所示，是本实用新型变频器制动单元保护电路实施例的示意图。在本实施例中，上述的制动单元包括制动电阻R及制动IGBT模块，其中制动电阻R的两端分别连接变频器的正直流母线及制动IGBT模块的集电极，且制动IGBT模块的发射极连接变频器的负直流母线。保护电路包括动态箝位单元11，该动态箝位单元包括瞬态抑制ニ极管(TVS),且该瞬态抑制ニ极管的阳极连接制动IGBT模块的栅极、阴极连接制动IGBT模块的集电极。上述瞬态抑制ニ极管在制动IGBT模块的Nce电压超过箝位保护阈值时击穿。上述动态箝位単元11可实时监控制动IGBT模块的的Vra电压，一旦制动IGBT模块的Vra电压超过钳位的保护阈值(例如在制动电阻R短路吋)，瞬态抑制ニ极管被击穿，从而在制动IGBT模块的集电极C端和栅极G端形成ー个通路，并有ー个充电电流对制动IGBT模块的栅极电容充电，使已经关断的制动IGBT模块再次导通，把制动电阻短路时很大的能量消耗在制动IGBT模块上，从而抑制了制动IGBT模块的Vra电压的震荡峰值，有效的保护制动IGBT模块。上述箝位保护阈值例如为IGBT额定工作电压的O. 8倍。如图2、3所示，分别为没有増加动态箝位単元和増加了动态箝位単元的情况下，制动电阻短路时制动IGBT模块的Vra电压的波形图。由该图可知，在制动电阻短路后，动态箝位电路动作，使制动IGBT模块再次导通，Vce电压振荡幅值被钳制于动态箝位阈值Vs，从而有效保护制动IGBT模块。在具体应用中，动态箝位单元11可根据电压參数采用一个瞬态抑制ニ极管或多个瞬态抑制ニ极管串联(例如图I所示的实施例中采用了两个瞬态抑制ニ极管串联)来调节动态箝位的电压值。上述的动态箝位单元11还可包括与瞬态抑制ニ极管串联的ニ极管，该ニ极管的阴极连接到制动IGBT模块的栅极、阳极连接到瞬态抑制ニ极管的阳极。该接在制动IGBT模块栅极的ニ极管，可防止制动IGBT模块导通时有电流从动态箝位单元11流过。在上述的变频器制动单元保护电路中，还可增加一个电流检测单元12，该电流检测单元12设于制动IGBT模块的发射极与变频器的负直流母线之间，可实时检测最大的连续制动电流，并可用于过流保护。上述变频器制动单元保护电路，电路简单可靠，可有效避免制动电阻短路时制动IGBT模块关断后，由于变频器母线电容和变频器与制动单元之间的连线的杂散电感震荡引起的制动IGBT模块的Vra电压超过额定值而导致制动IGBT模块失效。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。·
权利要求1.一种变频器制动单元保护电路,所述制动单元包括制动电阻及制动IGBT模块,其中所述制动电阻的两端分别连接变频器的正直流母线及制动IGBT模块的集电极，所述制动IGBT模块的发射极连接变频器的负直流母线，其特征在于所述保护电路包括动态箝位单元，所述动态箝位单元包括瞬态抑制ニ极管，所述瞬态抑制ニ极管的阳极连接制动IGBT模块的栅极、阴极连接制动IGBT模块的集电极且该瞬态抑制ニ极管在所述制动IGBT模块的Vce电压超过箝位保护阈值时击穿。
2.根据权利要求I所述的变频器制动单元保护电路，其特征在于所述动态箝位单元包括多个瞬态抑制ニ极管，所述多个瞬态抑制ニ极管串联连接在所述制动IGBT模块的栅极和集电极之间。
3.根据权利要求I所述的变频器制动单元保护电路，其特征在于所述动态箝位单元还包括与所述瞬态抑制ニ极管串联的ニ极管，该ニ极管的阴极连接到所述制动IGBT模块的栅极。
4.根据权利要求I所述的变频器制动单元保护电路，其特征在于所述制动IGBT模块的发射极与变频器的负直流母线之间设有用于过流保护的电流检测单元。
专利摘要本实用新型提供了一种变频器制动单元保护电路，所述制动单元包括制动电阻及制动IGBT模块，其中所述制动电阻的两端分别连接变频器的正直流母线及制动IGBT模块的集电极，所述制动IGBT模块的发射极连接变频器的负直流母线，所述保护电路包括动态箝位单元，所述动态箝位单元包括瞬态抑制二极管，所述瞬态抑制二极管的阳极连接制动IGBT模块的栅极、阴极连接制动IGBT模块的集电极且该瞬态抑制二极管在所述制动IGBT模块的VCE电压超过箝位保护阈值时击穿。本实用新型通过动态箝位单元对制动IGBT模块的VCE电压的幅值进行钳制，从而在制动电阻短路时保护制动IGBT模块。
文档编号H02M1/32GK202634264SQ201220308560
公开日2012年12月26日 申请日期2012年6月28日 优先权日2012年6月28日
发明者张孝礼 申请人:深圳市汇川技术股份有限公司, 苏州汇川技术有限公司, 苏州默纳克控制技术有限公司