一种基于igbt串并联的电源的制作方法_3

文档序号:9166737阅读:来源:国知局
一电路13中的6个IGBT模块同时关断时,平波电抗器16通过续流电路给负载14续流供电,平波电抗器16释放能量。
[0069]具体地,续流电路具体为IGBT串并第二电路17,IGBT串并第二电路17中的IGBT模块与IGBT串并第一电路13中的IGBT模块具有相同的电路连接结构,且,IGBT串并第二电路17中,每个IGBT模块中的IGBT单管的栅极和发射极短接。
[0070]具体的,请参照图6,图6为本实用新型提供的一种IGBT串并第二电路的电路原理图;
[0071]IGBT串并第二电路17中的IGBT模块与IGBT串并第一电路13中的IGBT模块具有相同的电路连接结构,唯一不同的是,IGBT串并第二电路17中,每个IGBT模块中的IGBT单管的栅极和发射极短接。
[0072]如图6所示,Q7和QlO的3脚均与Q3和Q6的2脚连接,另外,Q7和QlO的3脚还与平波电抗器16的第一端连接;Q8和Qll的3脚分别与Q7、Q10的2脚连接,Q9和Q12的3脚分别与Q8和Qll的2脚连接,Q9和Q12的2脚与LC滤波电路15的输出负极连接,其中,Q7-Q9为一组IGBT三串电路,Q10-Q12为另外一组IGBT三串电路,Q7-Q12中的6脚与7脚短接,4脚与5脚短接,Q7-Q12构成IGBT串并第二电路17 (也可称为IGBT三串两并电路)。
[0073]每个IGBT模块中的IGBT单管的栅极和发射极短接的目的是只用IGBT单管自带的体二极管,当IGBT串并第一电路13中的6个IGBT模块同时关断时,平波电抗器16通过IGBT单管自带的体二极管给负载14续流供电,平波电抗器16释放能量。
[0074]另外,本实施例中,IGBT串并第二电路17的第一端为IGBT串并第二电路17的正极,IGBT串并第二电路17的第二端为IGBT串并第二电路17的负极。
[0075]控制单元2具体包括依次连接的用于生成并发送脉冲宽度调制PffM信号的DSP系统21、用于接收PffM信号,并对PffM信号进行上电保护的上电保护电路22、用于对经过上电保护的PffM信号进行开关控制的IGBT开关电路23、用于对PffM信号进行放大的PffM放大电路24、用于对放大后的PffM信号进行驱动放大并将驱动放大后的PffM信号发送至IGBT串并第一电路13,控制IGBT串并第一电路13的通断的IGBT驱动电路25。
[0076]具体的,请参照图7,图7为本实用新型提供的一种上电保护电路、IGBT开关电路以及PffM放大电路的电路原理图;
[0077]本实用新型控制单元2中的上电保护电路22、IGBT开关电路23以及PffM放大电路24由上拉电阻Rl、R2、R3、与非门以及与门组成。DSP系统21发出的PffM信号分别与与非们的6脚和7脚连接,与非门的输出5脚与与门的I脚连接,单片机系统27发出的IGBT开关信号MKTZ与与门的2脚连接,与门的输出3脚与6个IGBT驱动电路25中的12个PffM信号连接。与非们的6脚、7脚以及与门的I脚、3脚分别接上拉电阻。
[0078]可以理解的是,本实施例中,与非门的型号可以为DS75452,与门的型号可以为DS75451,当然,本实用新型对于与门以及与非门的具体型号不做特别的限定,能够实现本实用新型目的的与门以及与非门均在本实用新型的保护范围之内。
[0079]具体地,请参照图8和图9,图8为本实用新型提供的一种IGBT驱动电路的输入端的电路原理图;图9为本实用新型提供的一种IGBT驱动电路的输出端的电路原理图。
[0080]本实施例中,MOD脚直接接地选择直接模式,栅极(Gate,也称门极)与集电极(Collector)之间采用三个稳压二极管与一个双向稳压二极管串联,输入端PffMl以及PWM2与PWM放大电路24发出的PffM信号相连,副边输出Collectorl (集电极I)、Gatel (栅极I) ,Emitterl (发射极I)分别与IGBT串并第一电路13中的IGBT模块中的第二 IGBT单管的I脚、6脚、7脚相连,副边输出Collector 2(集电极2)、Gate 2 (栅极2)、Emitter 2(发射极2)分别与IGBT串并第一电路13中的IGBT模块中的第二 IGBT单管的3脚、4脚、5脚相连。六个IGBT驱动电路25副边输出分别与IGBT串并第一电路13中的6个IGBT模块相连。原边Fault UFault 2与IGBT保护电路26相连。
[0081]控制单元2还包括用于检测IGBT串并第一电路13是否出现故障,并将检测结果反馈给单片机系统27的IGBT保护电路26和用于依据检测结果控制IGBT开关电路23的开关以及控制DSP系统21是否中断PffM信号的发出的单片机系统27 ;
[0082]其中,IGBT保护电路26分别与IGBT串并第一电路13和单片机系统27连接,单片机系统27分别与IGBT开关电路23和DSP系统21连接。
[0083]具体地,请参照图10,图10为本实用新型提供的一种IGBT保护电路的电路原理图;
[0084]IGBT保护电路26由上拉电阻R4、R5、与非门组成,IGBT保护电路26的输入信号为6个IGBT驱动电路25中的端脚SOl、S02。
[0085]更进一步地,请参照图11,图11为本实用新型提供的一种温度保护电路的电路原理图;
[0086]温度保护电路由电阻R6接在光电耦合器TIL117的5脚,TIL117的I脚接上拉电阻及隔离电源,2脚接温控器输入信号BW后通过R48接隔离电源的地。BW信号与D02阴极相连,D02阳极与DOl阳极相连,DOl阴极与隔离电源相连。D01,D02为普通的二极管。
[0087]单片机系统27和DSP系统21通过温度保护电路对IGBT串并第一电路13以及负载14进行过热保护。
[0088]更进一步地,单片机系统27和DSP系统21还通过霍尔传感器(采集负载14的电流、电压)对IGBT串并第一电路13以及负载14进行过流过压保护。
[0089]下面就本实施例提供的一种基于IGBT串并联的电源的工作过程作介绍:
[0090]主电路单元1:
[0091]1500V三相交流电源11输出三相交流电,先经过三相整流电路12整流,再经过LC滤波电路15滤波;当IGBT串并第一电路13中的6个IGBT模块同时导通时可给平波电抗器16及负载14供电,平波电抗器16储存能量。当IGBT串并第一电路13中的6个IGBT模块同时关断时,平波电抗器16通过IGBT串并第二电路17中自带的体二极管给负载14续流供电,电抗器释放能量。另外,通过控制IGBT的开通时间来控制IGBT串并第一电路13输出电压的大小。
[0092]控制单元2:
[0093]DSP系统21输出的PffM信号低电平有效。当高电平接入与非门的6、7脚(也即当DSP系统21输出的PffM信号为高电平)时,与非门的输出5脚为低电平,同时与门的输入I脚拉低,输出3脚为低电平,所以输出端PWM1-PWM12信号为低电平,6个IGBT驱动电路25输出关断IGBT模块信号。IGBT开关电路23由单片机系统27控制,单片机系统27通过MKTZ开关信号输入与门的2脚,与输入的PWM信号构成逻辑与;MKTZ开关信号为高电平时,与门的3脚输出状态与I脚PWM信号相同;当MKTZ开关信号为低电平时,与门的3脚输出恒为低电平。通过此电路达到上电保护、单片机系统27封锁脉冲及PffM信号功率放大的作用。
[0094]保护电路:
[0095]IGBT保护电路26中的S01-S012未检测到IGBT串并第一电路13故障时输出高电平,当检测到IGBT串并第一电路13故障时被拉到低电平,低电平信号输入与非门的1、2脚,与非门的3脚输出高电平触发故障信号CFGZ输入单片机系统27。
[0096]BW信号端通过温控器接入隔离电源(图11中未画出),当温度过高时温控器断开,光电耦合器TIL117的1、2脚流过电流使得内部发光二极管导通,故障信号WDG由高电平变为低电平。当单片机系统27收到CFGZ、WDG故障信号报警时,输出为低电平的MKTZ开关信号,使得6个IGBT驱动电路25关断IGBT串并第一电路13的IGBT模块,同时通过RS485通讯把故
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