本发明涉及用电设备技术领域，特别涉及一种igbt过流保护方法、电路及用电设备。
背景技术：
igbt(insulate-gatebipolartransistor，绝缘栅双极晶体管)是场效应管与双极晶体管的复合器件，其既具有功率场效应管输入阻抗高、工作速度快、易驱动的优点，又具有双极达林顿功率管临界饱和电压低、电流容量大、耐压高的优点，在几十千赫兹频率范围内能正常工作，因此，在较高频率的大、中功率设备(如变频器、ups电源、光伏逆变器等)应用中占据了主导地位。
igbt驱动电路通常采用监测集射极电压vce实现igbt的过流保护，其原理是在温度一定时igbt的集射极电压vce随着igbt电流的增加而增加，如图1所示。现有的igbt驱动电路通常设置保护阈值为固定值，当vce超过该阈值，过流保护动作。
igbt一般都具有正温度特性，即在相同导通电流条件下，随着温度升高，vce电压增大。此特性会造成如下后果：如果将保护阈值设置较高，当igbt工作温度较低情况下发生发生过流保护动作，那么此时igbt可能已经发生严重过流故障，造成igbt损坏；如果将保护阈值设置较低，当igbt工作温度较高情况下发生过流保护动作，此时，可能该保护为误动，保护可靠性下降。
这样，现有igbt过流保护方式仅能实现一段过流保护功能，不能适应不同工作温度的igbt，可靠性较差。
技术实现要素：
本发明的主要目的是提供一种igbt过流保护方法，旨在提高该igbt过流保护方法的可靠性。
为实现上述目的，本发明提出一种igbt过流保护方法，包括以下步骤：
建立保护电压与igbt工作温度的第一关系函数；
检测igbt当前的工作温度；
根据所述igbt当前的工作温度和所述第一关系函数确定当前的保护电压；
检测igbt当前的集射极电压；
在所述igbt当前的集射极电压大于当前的保护电压时，开启过流保护。
优选地，所述建立保护电压与igbt工作温度的第一关系函数的步骤具体包括：
建立igbt工作温度表；
分别获取所述工作温度表中每一工作温度所对应的保护电压；
关联所述工作温度表中每一工作温度与该工作温度所对应的保护电压，并生成所述第一关系函数。
优选地，所述在所述igbt当前的集射极电压大于当前的保护电压时，开启过流保护的步骤之前还包括：
建立延时时长与igbt工作温度的第二关系函数；
根据所述igbt当前的工作温度和所述第二关系函数确定目标延时时长；
所述在所述igbt当前的集射极电压大于当前的保护电压时，开启过流保护的步骤具体包括：
在所述igbt当前的集射极电压大于当前的保护电压，且持续目标延时时长时，开启过流保护。
优选地，所述建立延时时长与igbt工作温度的第二关系函数的步骤具体包括：
建立igbt工作温度表；
分别获取所述igbt工作温度表中每一工作温度所对应的延时时长；
关联所述工作温度表中每一工作温度与该工作温度所对应的延时时长，并生成所述第二关系函数。
对应的，本发明还提出一种igbt过流保护电路，包括信号处理电路，用于检测igbt当前的工作温度，并输出与所述igbt当前的工作温度对应的第一控制信号；开关驱动电路，用于在接收到所述第一控制信号时，输出与所述第一控制信号对应的第一驱动信号；保护电压输出电路，用于在接收到所述第一驱动信号时，输出与所述igbt当前的工作温度对应的保护参考电压；电压检测电路，用于检测igbt的集射极电压，并输出与所述集射极电压对应的检测电压；电压比较电路，用于在所述检测电压高于所述保护参考电压时，输出过流触发信号；其中，所述信号处理控制电路，还用于在接收到所述过流触发信号时，输出第二控制信号；所述开关驱动电路，还用于在接收到所述第二控制信号时，对所述igbt的工作状态进行控制，以启动过流保护。
优选地，所述电压检测电路包括第一限流电阻、n个开关晶体管，以及依次串联连接的n个稳压二极管，第一稳压二极管的阴极与所述igbt的集电极连接，其它任一稳压二极管的阴极与相邻稳压二极管的阳极连接，第n二极管的阳极与所述第一限流电阻的第一端连接，所述第一限流电阻的第二端接地；n个所述开关晶体管与n个所述稳压二极管一一对应连接，每一所述开关晶体管的输入端均与对应稳压二极管的阴极连接，每一所述开关晶体管的输出端均与对应稳压二极管的阳极连接，每一所述开关晶体管的受控端均与所述开关驱动电路的对应控制端连接。
优选地，所述保护电压输出电路包括第二限流电阻、n个电子开关及n个可变电阻，n个所述可变电阻与n个所述电子开关一一对应连接，每一所述可变电阻的第二端均接地，每一所述可变电阻的第一端均与对应电子开关的输出端连接，其连接节点用于输出保护参考电压，每一所述电子开关的受控端均与所述开关驱动电路的对应控制端连接，n个所述电子开关的输入端及所述第二限流电阻的第二端互连，所述第二限流电阻的第一端与辅助电源连接。
优选地，所述比较电路包括n个比较器，n个所述比较器与n个所述电子开关及n个所述可变电阻一一对应连接，每一所述比较器的反相输入端均连接对应电子开关和可变电阻的连接节点，每一所述比较器的同相输入端均用于输入所述电压检测电路输出的检测电压，每一所述比较器的输出端均用于输出所述过流触发信号。
优选地，所述igbt过流保护电路还包括延时电路，用于在所述过流触发信号持续目标延时时间时，输出保护触发信号；
所述信号处理控制电路，还用于在接收到所述保护触发信号时，输出所述第二控制信号。
优选地，所述延时电路包括n个延时单元，n个延时单元与n个比较器一一对应连接，每一所述延时单元的输入端均与对应比较器的输出端连接，每一所述延时单元的输出端均用于输出所述保护触发信号。
对应的，本发明还提出一种用电设备，包括如上所述的igbt过流保护电路。
本发明技术方案中：首先，建立保护电压与igbt工作温度的第一关系函数，然后检测igbt当前的工作温度；接着，根据igbt当前的工作温度和上述第一关系函数确定当前的保护电压；紧接着，检测igbt当前的集射极电压；最后，在igbt当前的集射极电压大于当前的保护电压时，开启过流保护。由于本技术方案针对igbt不同的工作温度设置不同的电压保护阈值，能够实现igbt的多段过流保护功能，因此，相对于现有技术，可靠性更高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明igbt极射极电压与集电极电流的关系曲线；
图2为本发明igbt过流保护方法一实施例的流程示意图；
图3为本发明igbt过流保护方法另一实施例的流程示意图；
图4为本发明igbt过流保护电路一实施例的功能模块示意图；
图5为本发明igbt过流保护电路另一实施例的功能模块示意图；
图6为本发明igbt过流保护电路又一实施例的电路结构示意图；
图7为本发明电压比较电路一实施例的电路结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种igbt过流保护方法。
请参阅图2，在一实施例中，本igbt过流保护方法包括以下步骤：
s100，建立保护电压与igbt工作温度的第一关系函数；
保护电压即阈值电压，当igbt的集射极电压高于保护电压时，可能需要开启igbt的过流保护；当igbt的集射极电压低于保护电压时，无需开启igbt的过流保护。igbt工作温度，是指igbt在工作过程中的实时温度。
保护电压与igbt工作温度的第一关系函数，就是基于igbt的正温度系数特性，针对igbt不同的工作温度，设置不同的保护电压。比如，当igbt的工作温度为t1时，对应的保护电压为v1；当igbt的工作温度为t2时，对应的保护电压为v2......
其中，t1<t2，v1<v2。
s200，检测igbt当前的工作温度；
在此，可通过温度传感器直接检测igbt当前的工作温度，也可根据igbt的持续工作时间间接检测igbt当前的工作温度。检测igbt当前的工作温度的步骤可以是持续的，以实时获取igbt当前的工作温度，提高获取数据的准确性；也可以是断续地(比如周期性的)，以在特定时刻获取igbt当前的工作温度，提高获取数据的速度。
s300，根据所述igbt当前的工作温度和所述第一关系函数确定当前的保护电压；
由于保护电压与igbt当前的工作温度具有对应关系，因此，当igbt当前的工作温度确定时，对应的保护电压也确定，即当前的保护电压确定。
s400，检测igbt当前的集射极电压；
s500，在所述igbt当前的集射极电压大于当前的保护电压时，开启过流保护。
由于igbt的集射极电压的大小可以反映流经igbt的电流的大小，且igbt的集射极电压越大时，流经igbt的电流越大。因此，在igbt当前的集射极电压大于当前的保护电压时，可以判定当前流经igbt的电流大小已经超过阈值，可以开启过流保护。
本发明技术方案中：首先，建立保护电压与igbt工作温度的第一关系函数，然后检测igbt当前的工作温度；接着，根据igbt当前的工作温度和上述第一关系函数确定当前的保护电压；紧接着，检测igbt当前的集射极电压；最后，在igbt当前的集射极电压大于当前的保护电压时，开启过流保护。由于本技术方案针对igbt不同的工作温度设置不同的电压保护阈值，能够实现igbt的多段过流保护功能，因此，相对于现有技术，可靠性更高。
优选地，在一实施例中，上述建立保护电压与igbt工作温度的第一关系函数的步骤具体包括：
建立igbt工作温度表；
分别获取所述工作温度表中每一工作温度所对应的保护电压；
关联所述工作温度表中每一工作温度与该工作温度所对应的保护电压，并生成所述第一关系函数。
本实施例中，工作温度表中存储有多个温度值，比如25℃，75℃和150℃，多个温度值可以根据由低到高的次序依次排列，也可以以任意次序排列，此处不做限制。温度值的个数、取值范围均可根据结合igbt的具体工作环境进行设置。
比如，igbt工作在北欧等环境温度较低的地区，那么可相对调低温度值的取值下限，对应的，igbt工作在赤道等环境温度较高的地区，那么可以相对调高温度值的取值上限。
或者，在某种用电设备中，igbt只在用电设备启动或者关机的瞬间工作，那么可以相对减小温度值的个数，对应的，igbt在用电设备的整个运行工作中都处于工作状态，那么可以相对增大温度值的个数。
进一步地，在一实施例中，上述在所述igbt当前的集射极电压大于当前的保护电压时，开启过流保护之前还包括以下步骤：
建立延时时长与igbt工作温度的第二关系函数；
根据所述igbt当前的工作温度和所述第二关系函数确定目标延时时长；
上述在所述igbt当前的集射极电压大于当前的保护电压时，开启过流保护具体包括以下步骤：
在所述igbt当前的集射极电压大于当前的保护电压，且持续目标延时时长时，开启过流保护。
需要说明的是，igbt承受过流的能力也与igbt的工作温度相关。一般的，工作温度越低，igbt承受过流的能力越强，工作温度越高，igbt承受过流的能力越弱。
这样，在igbt的工作温度较低时，可设置较长的目标延时时长，以减小发生过流误判的概率；在igbt的工作温度较高时，可设置较短的目标延时时长，以在igbt因过流而发生故障之前，及时开启过流保护。
优选地，在一实施例中，上述建立延时时长与igbt工作温度的第二关系函数的步骤具体包括：
建立igbt工作温度表；
分别获取所述igbt工作温度表中每一工作温度所对应的延时时长；
关联所述工作温度表中每一工作温度与该工作温度所对应的延时时长，并生成所述第二关系函数。
本实施例中，工作温度表中存储有多个温度值，比如25℃，75℃和150℃，多个温度值可以根据由低到高的次序依次排列，也可以以任意次序排列，此处不做限制。温度值的个数、取值范围均可根据结合igbt的具体工作环境进行设置。
比如，igbt工作在北欧等环境温度较低的地区，那么可相对调低温度值的取值下限，对应的，igbt工作在赤道等环境温度较高的地区，那么可以相对调高温度值的取值上限。
或者，在某种用电设备中，igbt只在用电设备启动或者关机的瞬间工作，那么可以相对减小温度值的个数，对应的，igbt在用电设备的整个运行工作中都处于工作状态，那么可以相对增大温度值的个数。
以下，结合图3，说明本igbt过流保护方法一较佳实施例的工作流程：
s10，建立igbt工作温度表；
s20，分别获取所述工作温度表中每一工作温度所对应的保护电压；
s30，关联所述工作温度表中每一工作温度与该工作温度所对应的保护电压，并生成第一关系函数；
s40，分别获取所述igbt工作温度表中每一工作温度所对应的延时时长；
s50，关联所述工作温度表中每一工作温度与该工作温度所对应的延时时长，并生成第二关系函数；
s200，检测igbt当前的工作温度；
s300，根据所述igbt当前的工作温度和所述第一函数关系确定当前的保护电压；
s350，根据所述igbt当前的工作温度和所述第二关系函数确定目标延时时长；
s400，检测igbt当前的集射极电压；
s550，在所述igbt当前的集射极电压大于当前的保护电压，且持续目标延时时长时，开启过流保护。
需要说明的是，在本发明另一实施例中，上述步骤s20、s30和上述步骤s40、s50可以互换，在本发明又一实施例中，上述步骤s300和步骤s350可以互换。
对应的，请参阅图4，本发明还提出一种igbt过流保护电路，包括信号处理电路、开关驱动电路20、保护电压输出电路30、电压检测电路40及电压比较电路50。在此，
信号处理电路用于检测igbt当前的工作温度，并输出与igbt当前的工作温度对应的第一控制信号；开关驱动电路20用于在接收到第一控制信号时，输出与第一控制信号对应的第一驱动信号；保护电压输出电路30用于在接收到第一驱动信号时，输出与igbt当前的工作温度对应的保护参考电压；电压检测电路40用于检测igbt的集射极电压，并输出与集射极电压对应的检测电压；电压比较电路50用于在检测电压高于保护参考电压时，输出过流触发信号；其中，
信号处理控制电路10还用于在接收到过流触发信号时，输出第二控制信号；开关驱动电路20还用于在接收到第二控制信号时，对igbt的工作状态进行控制，以启动过流保护。
本发明技术方案中，信号处理电路检测igbt当前的工作温度，并输出与igbt当前工作温度对应的第一控制信号至开关驱动电路20，以使开关驱动电路20控制保护电压输出电路30输出与igbt当前的工作温度对应保护参考电压。由于本技术方案针对igbt不同的工作温度设置不同的电压保护阈值，能够实现igbt的多段过流保护功能，因此，相对于现有技术，可靠性更高。
需要说明的是，在一较佳实施例中，电压检测电路40还受到上述开关驱动电路20输出的第一驱动信号的控制，以调整输出的检测电压的值，使之与igbt当前的工作温度及当前的保护参考电压对应。
优选地，请参阅图6，在一实施例中，上述电压检测电路40包括第一限流电阻r1、n个开关晶体管(如图6所示的第一开关晶体管m1、第二开关晶体管m2至第n开关晶体管mn)，以及依次串联连接的n个稳压二极管(如图6所示的第一稳压二极管d1、第二稳压二极管d2至第n稳压二极管dn)，第一稳压二极管d1的阴极与igbt的集电极连接，其它任一稳压二极管的阴极与相邻稳压二极管的阳极连接，第n二极管dn的阳极与第一限流电阻r1的第一端连接，第一限流电阻r1的第二端接地；n个开关晶体管与n个稳压二极管一一对应连接，每一开关晶体管的输入端均与对应稳压二极管的阴极连接，每一开关晶体管的输出端均与对应稳压二极管的阳极连接，每一开关晶体管的受控端均与开关驱动电路20的对应控制端(如图6所示的x1、x2至xn)连接。
具体地，当其中一个开关晶体管导通时，与该开关晶体管对应连接的稳压二极管被短路；当其中一个晶体管截止时，与该开关晶体管对应的稳压二极管被击穿或者截止。
当击穿的稳压二极管、导通的开关晶体管及第一限流电阻r1形成串联回路时，有电流流经第一限流电阻r1，第一限流电阻r1的两端产生电势差，输出检测电压。
电压检测电路40可根据第一驱动信号控制导通的开关晶体管的个数，从而输出与当前的工作温度及当前保护参考电压相对应的检测电压。
比如，当导通的开关晶体管的个数为2时，被短路的稳压二极管的个数也为2，被击穿的稳压二极管的个数为(n-2)，施加在被击穿稳压二极管两端的电压为(n-2)×vd，落在限流电阻两端的电压就是p-(n-2)×vd；
其中，p为igbt集电极的电压，vd为稳压二极管的稳压值。
当导通的开关晶体管的个数为3时，被短路的稳压二极管的个数也为3，被击穿的稳压二极管的个数为(n-3)，施加在被击穿稳压二极管两端的电压为(n-3)×vd，落在限流电阻两端的电压就是p-(n-3)×vd；
即，当导通的开关晶体管的个数发生变化时，加在第一限流电阻r1两端的电压(电压检测电路40输出的检测电压)也对应发生变化。
由于开关驱动电路20输出的第一驱动信号同时与igbt当前的工作温度对应，与当前的保护参考电压对应，因此，本电压检测电路40能够输出与igbt集射极电压及igbt当前的工作温度及当前保护参考电压相对应的检测电压。
请参阅图7，上述保护电压输出电路30包括第二限流电阻r2、n个电子开关(如图7所示的第一电子开关q1、第二电子开关q2至第n电子开关qn)及n个可变电阻(如图7所示的第一可变电阻rv1、第二可变电阻rv2至第n可变电阻rvn)，n个可变电阻与n个电子开关一一对应连接，每一可变电阻的第二端均接地，每一可变电阻的第一端均与对应电子开关的输出端连接，其连接节点用于输出保护参考电压，每一电子开关的受控端均与开关驱动电路20的对应控制端(如图6及图1所示的x1、x2至xn)连接，n个电子开关的输入端及第二限流电阻r2的第二端互连，第二限流电阻r2的第一端与辅助电源vcc连接。
具体地，当其中一个电子开关闭合时，与该电子开关串联连接的第二限流电阻r2及可变电阻形成串联回路，电流从辅助电源vcc流出，依次经第二限流电阻r2、闭合的电子开关及与该电子开关连接的可变电阻流向地，可变电阻的两端形成电势差，输出保护参考电压。
由于不同的电子开关所对应的可变电阻的阻值不同，因此，不同的电子开关闭合时，对应可变电阻两端形成的电势差不同，输出的保护参考电压也不同。即，本保护电压输出电路30能够根据第一驱动信号输出n种不同的保护参考电压。
请继续参阅图6，上述比较电路包括n个比较器(如图6所示的第一比较器u1、第二比较器u2至第n比较器un)，n个比较器与n个电子开关及n个可变电阻一一对应连接，每一比较器的反相输入端均连接对应电子开关和可变电阻的连接节点，每一比较器的同相输入端均用于输入电压检测电路40输出的检测电压，每一比较器的输出端均用于输出过流触发信号。
具体地，当比较器同相输入端的检测电压高于比较器反相输入端的保护参考电压时，比较器输出高电平，即比较器输出过流触发信号；当比较器同相输入端的检测电压低于比较器反相输入端的保护参考电压时，比较器输出低电平，即比较器不输出过流触发信号。
进一步地，请参阅图5，igbt过流保护电路还包括延时电路60，用于在过流触发信号持续目标延时时间时，输出保护触发信号；信号处理控制电路10，还用于在接收到保护触发信号时，输出第二控制信号。
优选地，请继续参阅图6，延时电路60包括n个延时单元(如图6所示的第一延时单元t1、第二延时单元t2至第n延时单元tn)，n个延时单元与n个比较器一一对应连接，每一延时单元的输入端均与对应比较器的输出端连接，每一延时单元的输出端均用于输出保护触发信号。
具体地，每一比较器在输出过流触发信号后，对应的延时单元都要判定该过流触发信号是否持续了对应目标延时时间，在对应的过流触发信号持续了目标延时时间时，延时单元输出保护触发信号，以开启过流保护。
以下，结合图4至图7，说明本igbt过流保护电路的工作原理：
首先，信号处理控制电路10检测igbt当前工作温度，根据预存的igbt工作温度与保护电压的第一函数关系，确定当前保护电压。
然后，信号处理控制电路10根据当前保护电压输出相应的第一控制信号，控制开关驱动电路20开通对应数量的开关晶体管，使与开通的开关晶体管对应连接的稳压二极管短路，从而使得电压检测电路40输出与igbt当前工作温度对应的检测电压。与此同时，开关驱动电路20开通保护电压输出电路30中对应数量的电子开关，使保护电压输出电路30输出与igbt当前工作温度对应的保护参考电压。
接着，电压比较电路50将输入检测电压和保护参考电压进行比较，并在检测电压高于保护参考电压时，输出过流触发信号至延时电路60。
紧接着，延时电路30在对应的过流触发信号持续了目标延时时间时，输出保护触发信号至信号处理控制电路10。
最后，信号处理电路10输出第二控制信号至开关驱动电路20，以使开关驱动电路20对igbt的工作状态进行控制，启动过流保护。
本发明通过当前温度确定接入mos管的数量，从而使检测模块输出的击穿电压与当前保护电压相匹配，从而提高过流保护动作的可靠性和快速性。
在此，一般的，当工作温度较低时，igbt承受过流的能力较强，而工作温度较高时igbt承受过流能力有限，为了兼顾过流保护动作的可靠性及快速性，本发明实施例中：当保护参考电压较低时，对应目标延时时间增大，以增强检测的可靠性；而当保护参考电压较高时，对应目标延时时间减小，以快速保护igbt，避免igbt损坏。
本发明还提出一种用电设备，该用电设备包括如上所述的igbt过流保护电路，该igbt过流保护电路的具体结构参照上述实施例，由于本用电设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，所述用电设备可以是空调器、变频器、ups电源、光伏逆变器等，此处不做限制。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。