专利名称：一种igbt直接串联保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种IGBT直接串联保护装置，是一种电子装置，是一种用于保护 变频器的IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型功率管)直接串联的 电子装置。
背景技术：
目前，在世界上交流电动机的传动领域，变频调速技术的运用已经比较成熟，特别 是在低压变频调速技术方面。但是在高压变频领域，由于组成变频器的功率器件耐压值有 限，所以目前还没有像低压变频器一样的成熟一致的拓扑结构。现在高压变频领域比较多 的是单元串联多重化电压源型变频器。就是由一个多绕组移相隔离变压器供电，以单个的 IGBT (耐压690V)构成三相输入，单相输出的低压PWM电压型变频器功率单元。将多个低 压单相变频器串联，各个低压单相变频器单元由数字信号处理器集中控制并以光纤来隔离 驱动，形成高压电源变频器。以此弥补功率器件IGBT耐压能力的不足。这种低压单相变频器单元电路过于复杂，容易出现多种故障。如果将多个低压 IGBT直接串联形成较高耐压的IGBT串联电路，则电路可大大简化，故障率也会大大减小。 但在通常情况下IGBT直接串联使用容易产生一个问题，即当串联IGBT中的一个IGBT出现 问题时可能使这一串的IGBT全部烧毁，甚至使整个系统完全烧毁。因此，必须找到防止这 种现象出现的方法。
发明内容为解决现有技术的问题，本实用新型提出一种IGBT直接串联保护装置。所述装置 对每只IGBT的电流、电压、温度进行监控，将数据处理后传输至处理和传输单元显示，如遇 紧急情况除处理和传输单元及时处理外，还可以通过光纤或无线通讯系统进行上位机的远 程监控和维修。本实用新型的目的是这样实现的一种IGBT直接串联保护装置，所述装置包括 安装在散热器上的多个集电极和发射极串联连接的IGBT，形成IGBT串联电路，所述的IGBT 串联电路中连接一个电流传感器，所述的每一个IGBT的发射极和集电极之间、栅极和发射 极之间各连接一个电压传感器，所述的散热器上连接温度传感器；所述的电流传感器、电压 传感器、温度传感器与处理和传输单元连接。本实用新型产生的有益效果是通过使用电流传感器、电压传感器、温度传感器， 对每一个IGBT的工作情况进行监控，并通过处理和传输单元的数据处理，随时发出各个 IGBT工作情况报警，使用实时监控，并通过传输装置将报警输出，可以实现现场和远程的监 控和故障处理，有利的保证了高压变频器的安全运行。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
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图1是本实用新型实施例一所述的装置的原理示意图。
具体实施方式
实施例一本实施例是一种IGBT直接串联保护装置，如图1所示。本实施例所述电路包括 安装在散热器上的多个集电极和发射极串联连接的IGBT，形成IGBT串联电路，所述的IGBT 串联电路中连接一个电流传感器，所述的每一个IGBT的发射极和集电极之间、栅极和发射 极之间各连接一个电压传感器，所述的散热器上连接温度传感器；所述的电流传感器、电压 传感器、温度传感器与处理和传输单元连接。本实施所述电压传感器和电流传感器均采用了 LEM公司的高端产品，测量范围 宽，精度高。本实施例所述的温度传感器，可以是高端IGBT产品上自己携带的温度传感器， 也可以是直接安装各个IGBT散热器上的传感器。温度传感器也可以多个IGBT合用一个， 但这种监控方式不太精确。本实施例通过电压传感器对IGBT的Vce (集电极与发射极之间电压)和VeE (栅极 与发射极之间电压)、IGBT工作电流以及IGBT管温等数据进行实时采集，对IGBT过压、过流 和过温等情况进行实时监控，并将数据传送至处理和传输单元中进行运算比对，当其大于 预先设定的IGBT保护控制值时，系统将发出报警脉冲信号到显示装置上报警。同时将报警 信号发送至设备通信IO端口或GPRS通讯模块，向上位机报警，上位机查询到报警信号后， 通过上位机的人机界面进行报警显示。实施例二本实施例是实施例一的改进，是实施例一关于温度传感器的细化。本实施例所述 的每个IGBT上安装一个温度传感器。在通常情况下每个IGBT的温度都需要监控，本实施即采用这种方式。但在有些情 况下，不必对每个IGBT进行监控，例如对几个串联在一起的IGBT进行统一的监控，也可以 获得较好的效果。由于零件的减少这种多个IGBT共同使用一个温度传感器的方式可以减 少故障率。实施例三本实施例是实施例二的改进，是实施例二关于处理和传输单元的细化。本实施例 所述的处理和传输单元包括光电传输器，所述的光电传输器与数据处理装置连接，所述的 数据处理装置与显示装置、远程传输装置连接。本实施例所述的处理和传输单元中包括的光电传输器可以是光耦或光纤，主要作 用是隔绝高压电的作用，将信号以最低的损耗传输。数据处理装置是由CPU存储想系统组 成，带有数据库，可以进行运算和数据处理。本实施例所述处理和传输单元安装一套分级保护系统，接收到故障报警信号后， 将通过内置的故障信息数据库对故障内容进行查询，并根据查询结果对危害程度进行定义 和分级。对应不同的故障分级，将发出不同的指令，操纵控制层级、器件层级和电气层级采 取不同的保护措施。如果故障为不足以危害设备安全和正常运行的轻微故障，将不采取停 机方式，从而减少故障停机造成的影响。当发生较重故障时根据情况分别采取降额工作、切 入工频、停机保护等处理措施。[0020]本实施例的处理和传输单元具有通信IO端口，并可以携带远程通讯GPRS模块，随 时通过有线或无线网络将IGBT的工作状态与工作参数发送至远程上位机，远程上位机通 过单独设计的监控软件对数据进行识别与分析处理，并通过人机界面进行即时显示，从而 使用户可以对分散的变频器与电机和负载进行工作状况掌控。该功能特别适用于风电场等 各处设备与控制中心距离较远，难以铺设通讯线路的现场。实施例四本实施例是实施例四的改进，是实施例四关于光电传输装置的细化。本实施例所 述的光电传输装置是光纤或高压光耦中的一种。实施例五本实施例是实施例三、四的改进，是实施例三、四关于远程传输装置的细化。本实 施例所述的远程传输装置包括通信IO端口和GPRS无线通讯模块。最后应说明的是，以上仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较 佳布置方案对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实 用新型的技术方案(比如导传感器的形式、连接方式、处理和传输单元的构成等)进行修改 或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。
权利要求一种IGBT直接串联保护装置，所述装置包括安装在散热器上的多个集电极和发射极串联连接的IGBT，形成IGBT串联电路，其特征在于，所述的IGBT串联电路中连接一个电流传感器，所述的每一个IGBT的发射极和集电极之间、栅极和发射极之间各连接一个电压传感器，所述的散热器上连接温度传感器；所述的电流传感器、电压传感器、温度传感器与处理和传输单元连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的每个IGBT上安装一个温度传感器。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述的处理和传输单元包括光电传输 器，所述的光电传输器与数据处理装置连接，所述的数据处理装置与显示装置、远程传输装 置连接。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述的光电传输装置是光纤或高压光耦 中的一种。
5.根据权利要求3、4之一所述的装置，其特征在于，所述的远程传输装置包括通信IO 端口和GPRS无线通讯模块。
专利摘要本实用新型涉及一种IGBT串联保护装置。本实用新型包括安装在散热器上的多个集电极和发射极串联连接的IGBT，形成IGBT串联电路，所述的IGBT串联电路中连接一个电流传感器，所述的每一个IGBT的发射极和集电极之间、栅极和发射极之间各连接一个电压传感器，所述的散热器上连接温度传感器；所述的电流传感器、电压传感器、温度传感器与处理和传输单元连接。本实用新型通过使用电流传感器、电压传感器、温度传感器，对每一个IGBT的工作情况进行监控，并通过处理和传输单元的数据处理，随时发出各个IGBT工作情况报警，并通过传输装置将报警输出，可以实现现场和远程的监控和故障处理，有利的保证了高压变频器的安全运行。
文档编号H02H7/10GK201708690SQ20102018301
公开日2011年1月12日 申请日期2010年5月7日 优先权日2010年5月7日
发明者孙海龙, 毛文剑, 王军 申请人:北京乐普四方方圆科技股份有限公司;扶沟县乐普四方节电设备有限公司