一种IGBT驱动器优化方法及系统与流程

一种igbt驱动器优化方法及系统
技术领域
1.本发明涉及igbt驱动控制领域，具体涉及一种igbt驱动器优化方法及系统。


背景技术：

2.igbt(绝缘栅双极型晶体管)是由bjt(双极型三极管)和mos(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。以igbt器件为基础设计的电力电子变换器被广泛应用在各行各业，包括开关电源、机车牵引、采矿、冶金、电机驱动、电力传输、电力电子变压器、变频器等各种场合，对于整个社会经济的发展起着至关重要的作用。
3.igbt驱动器连接于igbt器件的门极和发射极上，为器件提供驱动电压和保护功能。igbt工作状态包含开通过程，关断过程和故障工况，每个过程对igbt驱动器提出不同的要求。igbt开通过程关注的参数包含开通延时，电流上升时间，电流变化率，反向恢复电流以及开通损耗；igbt关断过程关注的参数包含关断延时，电压上升时间，电压变化率，电压尖峰以及关断损耗；igbt故障状态关注的参数包含栅极电压，电流变换率，电流尖峰，电压尖峰以及故障时间。为了满足上述参数，需要驱动器做出相应的调整，比如调整驱动器的栅极电阻，驱动电流，驱动电压，驱动波形等等。以往的调节方式为离线方法，即需要手动修改驱动器的软硬件参数，然后再对igbt模块进行一遍测试，倘若测试结果不满意，需要重新修改一遍驱动器参数。通常为了完成一种igbt模块的应用要求，需要手动反复迭代十次以上，效率低且成本高。


技术实现要素：

4.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中手动修改驱动器的软硬件参数导致驱动器参数优化效率低且成本高的缺陷，从而提供一种igbt驱动器优化方法及系统。
5.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.第一方面，本发明实施例提供一种igbt驱动器优化系统，包括：igbt适配优化单元、igbt驱动器及igbt状态监测单元，其中，
7.所述igbt状态监测单元，用于监测被适配igbt模组的状态信息，将所述状态信息反馈至所述igbt适配优化单元；
8.所述igbt适配优化单元，用于获取被适配igbt模组的期望工作参数信息及所述igbt状态监测单元反馈的被适配igbt模组的状态信息，并将所述期望工作参数信息与所述状态信息进行比对，生成优化逻辑，将所述优化逻辑发送至所述igbt驱动器；
9.所述igbt驱动器，用于根据所述优化逻辑进行参数调整，并根据调整后的参数对被适配igbt模组进行测试。
10.可选地，所述igbt驱动器，包括：电阻阵列单元、设定电压单元、设定电流单元及控制逻辑配置单元，其中，
11.所述控制逻辑配置单元，用于根据所述优化逻辑控制所述电阻阵列单元、所述设
定电压单元及所述设定电流单元进行相应地参数配置；
12.所述电阻阵列单元，用于根据所述优化逻辑进行电阻的排列组合，为被适配igbt模组提供不同的开通电阻值和关断电阻值；
13.所述设定电压单元，用于根据所述优化逻辑为被适配igbt模组的门级提供不同的驱动电压；
14.所述设定电流单元，用于根据所述优化逻辑为被适配igbt模组的门级提供不同的驱动电流。
15.可选地，所述igbt驱动器，还包括：存储单元，所述存储单元，用于保存所述igbt驱动器中的所述电阻阵列单元、所述设定电压单元及所述设定电流单元的配置参数，并将所述配置参数上传至所述igbt适配优化单元。
16.可选地，igbt驱动器优化系统，还包括：igbt工作参数配置单元，所述igbt工作参数配置单元通过人机交互界面获取被适配igbt模组的期望工作参数信息，并将所述期望工作参数信息发送至所述igbt适配优化单元。
17.第二方面，本发明实施例提供一种igbt驱动器优化方法，基于本发明实施例第一方面所述的igbt驱动器优化系统，所述igbt驱动器优化方法，包括：
18.获取被适配igbt模组的期望工作参数信息及被适配igbt模组的状态信息；
19.对所述期望工作参数信息中的参数配置进行优先级排序；
20.将所述期望工作参数信息与所述状态信息进行比对，生成优化逻辑，并按照参数配置的优先级对igbt驱动器进行配置。
21.可选地，igbt驱动器优化方法，还包括：
22.利用配置后的igbt驱动器对被适配igbt模组进行测试；
23.获取测试结果，判断所述测试结果是否满足预设要求；
24.当满足预设要求时，停止优化；
25.当不满足预设要求时，重新执行将所述期望工作参数信息与所述状态信息进行比对，生成优化逻辑，并按照参数配置的优先级对igbt驱动器进行配置的步骤。
26.可选地，所述优化逻辑包括：被适配igbt模组开通优化原则及被适配igbt模组关断优化原则。
27.可选地，所述被适配igbt模组开通优化原则，包括：
28.当被适配igbt模组期望工作参数信息中的开通延时时间小于被适配igbt模组的实际开通延时时间时，减小开通电阻，当被适配igbt模组期望工作参数信息中的开通延时时间不小于被适配igbt模组的实际开通延时时间时，增大开通电阻；
29.当被适配igbt模组期望工作参数信息中的电流上升时间小于被适配igbt模组的实际电流上升时间时，减小开通电阻，当被适配igbt模组期望工作参数信息中的电流上升时间不小于被适配igbt模组的实际电流上升时间时，增大开通电阻；
30.当被适配igbt模组期望工作参数信息中的电流上升率小于被适配igbt模组的实际电流上升率时，增大开通电阻，当被适配igbt模组期望工作参数信息中的电流上升率不小于被适配igbt模组的实际电流上升率时，减小开通电阻；
31.当被适配igbt模组期望工作参数信息中的尖峰电流小于被适配igbt模组的实际尖峰电流时，增大开通电阻，当被适配igbt模组期望工作参数信息中的尖峰电流不小于被
适配igbt模组的实际尖峰电流时，减小开通电阻；
32.当被适配igbt模组期望工作参数信息中的开通损耗小于被适配igbt模组的实际开通损耗时，减小开通电阻，当被适配igbt模组期望工作参数信息中的开通损耗不小于被适配igbt模组的实际开通损耗时，增大开通电阻。
33.可选地，所述被适配igbt模组关断优化原则，包括：
34.当被适配igbt模组期望工作参数信息中的关断延时时间小于被适配igbt模组的实际关断延时时间时，减小关断电阻，当被适配igbt模组期望工作参数信息中的关断延时时间不小于被适配igbt模组的实际关断延时时间时，增大关断电阻；
35.当被适配igbt模组期望工作参数信息中的电压上升时间小于被适配igbt模组的实际电压上升时间时，减小关断电阻，当被适配igbt模组期望工作参数信息中的电压上升时间不小于被适配igbt模组的实际电压上升时间时，增大关断电阻；
36.当被适配igbt模组期望工作参数信息中的电压上升率小于被适配igbt模组的实际电压上升率时，增大关断电阻，当被适配igbt模组期望工作参数信息中的电压上升率不小于被适配igbt模组的实际电压上升率时，减小关断电阻；
37.当被适配igbt模组期望工作参数信息中的尖峰电压小于被适配igbt模组的实际尖峰电压时，增大关断电阻，当被适配igbt模组期望工作参数信息中的尖峰电压不小于被适配igbt模组的实际尖峰电压时，减小关断电阻；
38.当被适配igbt模组期望工作参数信息中的关断损耗小于被适配igbt模组的实际开通损耗时，减小关断电阻，当被适配igbt模组期望工作参数信息中的关断损耗不小于被适配igbt模组的实际开通损耗时，增大关断电阻。
39.本发明技术方案，具有如下优点：
40.本发明提供的一种igbt驱动器优化系统，包括：igbt适配优化单元、igbt驱动器及igbt状态监测单元，其中，igbt状态监测单元，用于监测被适配igbt模组的状态信息，将状态信息反馈至igbt适配优化单元；igbt适配优化单元，用于获取被适配igbt模组的期望工作参数信息及igbt状态监测单元反馈的被适配igbt模组的状态信息，并将期望工作参数信息与状态信息进行比对，生成优化逻辑，将优化逻辑发送至igbt驱动器；igbt驱动器，用于根据优化逻辑进行参数调整，并根据调整后的参数对被适配igbt模组进行测试。igbt适配优化单元通过将被适配igbt模组的期望工作参数信息与igbt状态监测单元反馈的被适配igbt模组的实际状态信息进行比对，生成优化逻辑，依据igbt适配优化原则，将igbt驱动器参数调节到最优的状态，从而满足igbt的工作要求。从而节省了操作人员手动修改驱动器的时间，降低了成本，同时提升了驱动器对igbt的匹配性。
41.本发明提供的一种igbt驱动器优化方法，通过将被适配igbt模组的期望工作参数信息与实际状态信息进行比对，生成优化逻辑，依据igbt适配优化原则，将igbt驱动器参数调节到最优的状态，从而满足igbt的工作要求。从而节省了操作人员手动修改驱动器的时间，降低了成本，同时提升了驱动器对igbt的匹配性。
附图说明
42.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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
附图是本发明的一些实施方式，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获得其他的附图。
43.图1为本发明实施例中igbt驱动器优化系统的一个具体示例的原理框图；
44.图2为本发明实施例中igbt驱动器的一个具体示例的原理框图；
45.图3为本发明实施例中igbt驱动器优化方法的一个具体示例的流程图；
46.图4为本发明实施例igbt开通过程优化原则；
47.图5为本发明实施例igbt关断过程优化原则；
48.图6为本发明实施例中igbt驱动器优化方法的另一个具体示例的流程图。
具体实施方式
49.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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做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。
50.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
51.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
52.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
53.本发明实施例提供一种igbt驱动器优化系统，如图1所示，包括：igbt适配优化单元、igbt驱动器及igbt状态监测单元。
54.其中，igbt状态监测单元，用于监测被适配igbt模组的状态信息，将状态信息反馈至igbt适配优化单元。igbt适配优化单元，用于获取被适配igbt模组的期望工作参数信息及igbt状态监测单元反馈的被适配igbt模组的状态信息，并将期望工作参数信息与状态信息进行比对，生成优化逻辑，将优化逻辑发送至igbt驱动器。igbt驱动器，用于根据优化逻辑进行参数调整，并根据调整后的参数对被适配igbt模组进行测试。
55.在一具体实施例中，igbt状态监测单元可获取被适配igbt模组的工作信息，将工作信息回传给igbt适配优化单元。igbt适配优化单元通过对比被适配igbt模组的期望工作参数信息与状态反馈信息，生成优化逻辑，将优化逻辑发送至igbt驱动器，对igbt驱动器进行调整。igbt驱动器接收igbt适配优化单元发送的优化逻辑，完成相应的电阻配置，驱动电压和电流配置，以及控制保护逻辑设定，配置完的驱动器重新对被适配igbt模组进行测试。其中，被适配igbt模组可以完成igbt的双脉冲，单脉冲测试。
56.在本发明实施例中，如图1所示，igbt驱动器优化系统，还包括：igbt工作参数配置
单元，igbt工作参数配置单元通过人机交互界面获取被适配igbt模组的期望工作参数信息，并将期望工作参数信息发送至igbt适配优化单元。
57.具体地，通过人机交互界面向igbt工作参数配置单元输入igbt的期望工作参数信息。其中，上述期望工作参数信息既可以是igbt工作时的关键参数变量，也可以是参考曲线。
58.本发明提供的一种igbt驱动器优化系统，包括：igbt适配优化单元、igbt驱动器及igbt状态监测单元，其中，igbt状态监测单元，用于监测被适配igbt模组的状态信息，将状态信息反馈至igbt适配优化单元；igbt适配优化单元，用于获取被适配igbt模组的期望工作参数信息及igbt状态监测单元反馈的被适配igbt模组的状态信息，并将期望工作参数信息与状态信息进行比对，生成优化逻辑，将优化逻辑发送至igbt驱动器；igbt驱动器，用于根据优化逻辑进行参数调整，并根据调整后的参数对被适配igbt模组进行测试。igbt适配优化单元通过将被适配igbt模组的期望工作参数信息与igbt状态监测单元反馈的被适配igbt模组的实际状态信息进行比对，生成优化逻辑，依据igbt适配优化原则，将igbt驱动器参数调节到最优的状态，从而满足igbt的工作要求。从而节省了操作人员手动修改驱动器的时间，降低了成本，同时提升了驱动器对igbt的匹配性。
59.在一实施例中，如图2所示，igbt驱动器，包括：电阻阵列单元、设定电压单元、设定电流单元及控制逻辑配置单元。
60.其中，控制逻辑配置单元，用于根据优化逻辑控制电阻阵列单元、设定电压单元及设定电流单元进行相应地参数配置；电阻阵列单元，用于根据优化逻辑进行电阻的排列组合，为被适配igbt模组提供不同的开通电阻值和关断电阻值；设定电压单元，用于根据优化逻辑为被适配igbt模组的门级提供不同的驱动电压；设定电流单元，用于根据优化逻辑为被适配igbt模组的门级提供不同的驱动电流。
61.在一具体实施例中，igbt驱动器集成了多个可配置单元，包含电阻阵列单元，设定电压单元，设定电流单元，控制逻辑配置单元以及存储单元。
62.其中，电阻阵列单元提供了多种等效的开通电阻和关断电阻值，驱动器集成5种开通电阻，通过排列组合，使驱动器提供32种的电阻值。但是不限于32种，通过增加电阻，可以提供更多种的电阻值。
63.设定电压单元，可为igbt的门级提供不同的驱动电压，针对需要门级电压偏高的场合，设定驱动电压高于通常值，以提高igbt的通流能力。
64.设定电流单元，可为igbt的门级提供不同的驱动电流，针对需要采用恒流驱动的场合，设定驱动器的驱动电流曲线，以达到igbt理想的开关效果。
65.控制逻辑配置单元，可接收上级包含配置信息的优化逻辑，完成对各个单元的控制，可以选择驱动电阻，管理电阻的投入顺序和时间，调节驱动电压和电流。
66.存储单元，可以保存igbt驱动器中的电阻阵列单元、设定电压单元及设定电流单元的配置参数，掉电不丢失，同时该单元信息可由上级igbt适配优化单元读取。
67.本发明实施例还提供一种igbt驱动器优化方法，基于上述igbt驱动器优化系统。如图3所示，igbt驱动器优化方法，包括如下步骤：
68.步骤s1：获取被适配igbt模组的期望工作参数信息及被适配igbt模组的状态信息。
69.在一具体实施例中，通过人机交互界面向igbt工作参数配置单元输入igbt的期望工作参数信息。igbt适配优化单元读取igbt工作参数配置单元上传的被适配igbt模组的期望工作参数信息。同时igbt适配优化单元读取igbt状态监测单元反馈的被适配igbt模组的状态信息。
70.步骤s2：对期望工作参数信息中的参数配置进行优先级排序。
71.在一具体实施例中，按参数的重要性对期望工作参数信息中的参数配置进行优先级排序。将重要参数配置排在前列，将不重要参数配置排在末尾，避免因重要参数不及时配置，影响被适配igbt模组的正常工作。
72.步骤s3：将期望工作参数信息与状态信息进行比对，生成优化逻辑，并按照参数配置的优先级对igbt驱动器进行配置。
73.在一具体实施例中，igbt适配优化单元对比期望工作参数信息与状态反馈信息，按照优化逻辑对igbt驱动器进行配置。
74.在本发明实施例中，igbt的开通参数和关断参数是本实施例优化的目标，igbt开通的关键参数有开通延时(tdon)、开通电流上升时间(tron)、电流上升率(di/dt)、尖峰电流(ipeak)和开通损耗(eon)。igbt关断的关键参数有关断延时(tdoff)、关断电压上升时间(troff)、电压上升率(dv/dt)、尖峰电压(upeak)和关断损耗(eon)。
75.因此，优化逻辑包括：被适配igbt模组开通优化原则及被适配igbt模组关断优化原则。
76.其中，如图4所示，被适配igbt模组开通优化原则，包括：
77.当被适配igbt模组期望工作参数信息中的开通延时时间tdon小于被适配igbt模组的实际开通延时时间tdon_fb时，减小开通电阻，当被适配igbt模组期望工作参数信息中的开通延时时间tdon不小于被适配igbt模组的实际开通延时时间tdon_fb时，增大开通电阻。即当tdon《tdon_fb时，减小开通电阻，反之增大开通电阻。
78.当被适配igbt模组期望工作参数信息中的电流上升时间tron小于被适配igbt模组的实际电流上升时间tron_fb时，减小开通电阻，当被适配igbt模组期望工作参数信息中的电流上升时间tron不小于被适配igbt模组的实际电流上升时间tron_fb时，增大开通电阻。即当tron《tron_fb时，减小开通电阻，反之增大开通电阻。
79.当被适配igbt模组期望工作参数信息中的电流上升率di/dt小于被适配igbt模组的实际电流上升率di/dt_fb时，增大开通电阻，当被适配igbt模组期望工作参数信息中的电流上升率di/dt不小于被适配igbt模组的实际电流上升率di/dt_fb时，减小开通电阻。即当di/dt《di/dt_fb时，增大开通电阻，反之减小开通电阻。
80.当被适配igbt模组期望工作参数信息中的尖峰电流ipeak小于被适配igbt模组的实际尖峰电流ipeak_fb时，增大开通电阻，当被适配igbt模组期望工作参数信息中的尖峰电流ipeak不小于被适配igbt模组的实际尖峰电流ipeak_fb时，减小开通电阻。即当ipeak《ipeak_fb时，增大开通电阻，反之减小开通电阻。
81.当被适配igbt模组期望工作参数信息中的开通损耗eon小于被适配igbt模组的实际开通损耗eon_fb时，减小开通电阻，当被适配igbt模组期望工作参数信息中的开通损耗eon不小于被适配igbt模组的实际开通损耗eon_fb时，增大开通电阻。即当eon《eon_fb时，减小开通电阻，反之增大开通电阻。
82.进一步地，如图5所示，被适配igbt模组关断优化原则，包括：
83.当被适配igbt模组期望工作参数信息中的关断延时时间tdoff小于被适配igbt模组的实际关断延时时间tdoff_fb时，减小关断电阻，当被适配igbt模组期望工作参数信息中的关断延时时间tdoff不小于被适配igbt模组的实际关断延时时间tdoff_fb时，增大关断电阻。即当tdoff《tdoff_fb时，减小关断电阻，反之增大关断电阻。
84.当被适配igbt模组期望工作参数信息中的电压上升时间troff小于被适配igbt模组的实际电压上升时间troff_fb时，减小关断电阻，当被适配igbt模组期望工作参数信息中的电压上升时间troff不小于被适配igbt模组的实际电压上升时间troff_fb时，增大关断电阻。即当troff《troff_fb时，减小关断电阻，反之增大关断电阻。
85.当被适配igbt模组期望工作参数信息中的电压上升率dv/dt小于被适配igbt模组的实际电压上升率dv/dt_fb时，增大关断电阻，当被适配igbt模组期望工作参数信息中的电压上升率dv/dt不小于被适配igbt模组的实际电压上升率dv/dt_fb时，减小关断电阻。即当dv/dt《dv/dt_fb时，增大关断电阻，反之减小关断电阻。
86.当被适配igbt模组期望工作参数信息中的尖峰电压upeak小于被适配igbt模组的实际尖峰电压upeak_fb时，增大关断电阻，当被适配igbt模组期望工作参数信息中的尖峰电压upeak不小于被适配igbt模组的实际尖峰电压upeak_fb时，减小关断电阻。即当upeak《upeak_fb时，增大关断电阻，反之减小关断电阻。
87.当被适配igbt模组期望工作参数信息中的关断损耗eoff小于被适配igbt模组的实际开通损耗eoff_fb时，减小关断电阻，当被适配igbt模组期望工作参数信息中的关断损耗eoff不小于被适配igbt模组的实际开通损耗eoff_fb时，增大关断电阻。即当eoff《eoff_fb时，减小关断电阻，反之增大关断电阻。
88.在本发明实施例中，优化逻辑不仅仅限于开通/关断电阻的选择，如果优化结果不理想时，还可通过调整igbt门级电容，控制电阻的投切时间，调节驱动电流等方法，来进步优化igbt的参数，以达到想要的效果。
89.在一实施例中，igbt驱动器优化方法，如图6所示，还包括如下步骤：
90.步骤s4：利用配置后的igbt驱动器对被适配igbt模组进行测试。
91.步骤s5：获取测试结果，判断测试结果是否满足预设要求。
92.步骤s6：当满足预设要求时，停止优化。
93.步骤s7：当不满足预设要求时，重新执行将期望工作参数信息与状态信息进行比对，生成优化逻辑，并按照参数配置的优先级对igbt驱动器进行配置的步骤。
94.在一具体实施例中，配置完的igbt驱动器重新对被适配igbt模组进行测试，测试结果由状态监测单元获取，并回传给igbt适配优化单元。igbt适配优化单元将被适配igbt模组的期望工作参数信息与测试结果进行对比，确认测试结果与期望工作参数信息是否一致或接近。当测试结果与期望工作参数信息一致或接近时，确定测试结果是否满足预设要求。当满足预设要求时，停止优化，并输出igbt驱动器当前的配置信息。当不满足预设要求时，重新执行步骤s3，对igbt驱动器重新进行配置，直至测试结果与期望工作参数信息一致或接近。
95.本发明提供的一种igbt驱动器优化方法，通过将被适配igbt模组的期望工作参数信息与实际状态信息进行比对，生成优化逻辑，依据igbt适配优化原则，将igbt驱动器参数
调节到最优的状态，从而满足igbt的工作要求。从而节省了操作人员手动修改驱动器的时间，降低了成本，同时提升了驱动器对igbt的匹配性。
96.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。