专利名称：逆变电路绝缘栅双极型晶体管的三重保护法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种大功率器件的保护方法，更确切地说是涉及逆变电路中大功率IGBT器件(Insulator Gate Bipolar Trarsistor，绝缘栅双极型晶体管)的保护方法。
IGBT作为电力电子器件已得到了广泛的应用，特别是在电源逆变电路的输出驱动电路中已普遍使用大功率的IGBT器件(连接成桥路)，由于其价格较高、工作电流较大，在电路设计时需为其配置适当的保护电路，在器件电流大于一定值时实施自动保护，如切断IGBT驱动电路的驱动信号。但在给于电路保护的同时还应兼顾到确保设备的正常运行，从不能降低设备运行的可靠性出发，其保护电路的动作还不能过于灵敏。
图1示出传统的IGBT保护电路，采用单重保护法，预先设定一个电流保护值，并接入比较电路11的一个输入端，当比较电路另一输入端上的IGBT电流超过该电流保护值时，比较电路11输出一永久切断驱动信号，永久关闭IGBT驱动电路12。这种单重保护电路的缺点是极易发生误保护，从而影响电源设备的正常运行。
本发明的目的是设计逆变电路IGBT的三重保护法，以三种保护手段同时对IGBT实施保护，既能保证IGBT的可靠工作，又能保证电源设备的正常运行。
本发明的目的是这样实现的，逆变电路IGBT的三重保护法，其特征在于在IGBT驱动电路前设置一IGBT的三重保护电路；预先设置一单次允许电流设定值和一单次允许电流的最大设定值，并接入三重保护电路，当IGBT电流信号超过单次允许电流设定值而小于单次允许电流的最大设定值时，三重保护电路向IGBT驱动电路输出单次切断驱动信号；当IGBT电流信号反复超过单次允许电流设定值或当IGBT电流信号超过单次允许电流的最大设定值时，三重保护电路向IGBT驱动电路输出永久切断驱动信号。
所述IGBT的三重保护电路是由第一电压比较器、第二电压比较器、积分器和或逻辑门连接组成的；所述的IGBT电流信号同时输入第一电压比较器及第二电压比较器的一个输入端，所述的单次允许电流设定值输入第一电压比较器的另一输入端，所述的单次允许电流的最大设定值输入第二电压比较器的另一输入端，所述的单次切断驱动信号由第一电压比较器输出，并同时输入积分器，积分器输出累计过流保护信号至或逻辑门的一个输入端，第二电压比较器输出的最大过流保护信号输入或逻辑门的另一输入端，所述的永久切断驱动信号由或逻辑门输出。
所述的IGBT驱动电路还向三重保护电路输出一用于确定积分器积分时间的同步信号，与所述的积分器连接。
本发明的三重保护包括单次过电流保护、累计过流保护和超过最大设定电流时的保护，在单次过电流保护时仅关断IGBT驱动一次，但不永久关掉，当下一个IGBT的驱动信号到来时，IGBT仍可被驱动工作，有效地防止了误保护；但当单次过电流保护反复出现或当工作电流超过设定的最大电流时，将永久性关闭IGBT驱动电路，有效地保护了IGBT。三重保护既保证了IGBT的可靠工作，又能保证设备的正常运行。
下面结合实施例及附图进一步说明本发明的技术。
图1是传统的IGBT单重保护电路结构原理2是本发明IGBT三重保护电路结构原理1说明前已述及，不再赘述。
参见图2，实施本发明方法的IGBT三重保护电路21设置在IGBT驱动电路22前，由第一电压比较器211、第二电压比较器212、积分器213和或逻辑门214连接构成。第一、第二电压比较器211、212的正输入端接入IGBT电流信号，第一电压比较器211的负输入端接入预先设定的单次允许电流值信号，第二电压比较器212的负输入端接入预先设定的最大单次允许电流值信号，第一电压比较器211输出单次切断驱动信号，并同时送IGBT驱动电路22和积分器213，积分器213输出的累计过流保护信号及第二电压比较器212输出的最大过流保护信号分别送或逻辑门214的两个输入端，或逻辑门213输出永久切断驱动信号至IGBT驱动电路22，IGBT驱动电路22还向积分器213输出同步信号，用于决定积分器213的积分时间。该同步信号由IGBT驱动电路22中的控制电路给出，是具有一定宽度的脉冲信号，其脉冲宽度与IGBT的关断时间相当，即积分器213的积分起始时刻由IGBT的单次过流时刻决定，而积分器213的积分停止时刻由IGBT的关断时刻决定。用于积分的脉冲宽度与IGBT的工作电流大小有关，电流愈大则积分时间越长，进入永久保护的时间越短，上述性能也正是本发明设计所需要的。
当IGBT电流信号超过单次允许电流设定值时，第一电压比较器211输出单次切断驱动信号，首先关掉IGBT驱动，但并不永久关掉。当下一个驱动信号到来时，IGBT还可以工作，该单次保护可防止误保护，保证设备正常运行。当上述单次保护反复出现时，若不能进行有效的监视将会损坏IGBT管，因而设置了积分器213，用积分电路对上述单次保护进行监视，即当反复出现单次保护时，积分器213的输出电压会升高，引起或逻辑门214输出状态的变化，输出永久切断驱动信号，关断IGBT驱动电路22，该第二重保护的永久性保护措施有效保护了IGBT管，保证其可靠工作。当IGBT电流信号超过单次允许电流的最大设定值时，第二电压比较器212输出最大过流保护信号，也引起或逻辑门214输出状态的变化，输出永久切断驱动信号，关断IGBT驱动电路22，此为本发明的第三重保护的永久性保护措施。
综上所述，本发明在逆变电路中，对IGBT采用三种保护方式且同时工作，既保证了IGBT的可靠工作，又保证了设备的正常运行。
权利要求
1.一种逆变电路IGBT的三重保护法，其特征在于在IGBT驱动电路前设置一IGBT的三重保护电路；预先设置一单次允许电流设定值和一单次允许电流的最大设定值，并接入三重保护电路，当IGBT电流信号超过单次允许电流设定值而小于单次允许电流的最大设定值时，三重保护电路向IGBT驱动电路输出单次切断驱动信号；当IGBT电流信号反复超过单次允许电流设定值或当IGBT电流信号超过单次允许电流的最大设定值时，三重保护电路向IGBT驱动电路输出永久切断驱动信号。
2.根据权利要求1所述的逆变电路IGBT的三重保护法，其特征在于所述IGBT的三重保护电路是由第一电压比较器、第二电压比较器、积分器和或逻辑门连接组成的；所述的IGBT电流信号同时输入第一电压比较器及第二电压比较器的一个输入端，所述的单次允许电流设定值输入第一电压比较器的另一输入端，所述的单次允许电流的最大设定值输入第二电压比较器的另一输入端，所述的单次切断驱动信号由第一电压比较器输出，并同时输入积分器，积分器输出累计过流保护信号至或逻辑门的一个输入端，第二电压比较器输出的最大过流保护信号输入或逻辑门的另一输入端，所述的永久切断驱动信号由或逻辑门输出。
3.根据权利要求1或2所述的逆变电路IGBT的三重保护法，其特征在于所述的IGBT驱动电路还向三重保护电路输出一用于确定积分器积分时间的同步信号，与所述的积分器连接。
全文摘要
本发明涉及一种逆变电路IGBT的三重保护法,是在IGBT驱动电路前设置三重保护电路。为三重保护电路预置一单次允许电流设定值和一单次允许电流的最大设定值,当IGBT电流信号超过单次允许电流设定值时,三重保护电路向IGBT驱动电路输出单次切断驱动信号;当IGBT电流信号反复超过单次允许电流设定值或超过单次允许电流的最大设定值时,三重保护电路输出永久切断驱动信号。既保证设备正常运行,又保证IGBT可靠工作。
文档编号H02H7/122GK1259787SQ9910010
公开日2000年7月12日 申请日期1999年1月6日 优先权日1999年1月6日
发明者尹久春, 吴速 申请人:时代集团公司