[发明专利]一种电子功率开关串联桥的保护电路

说明书

本发明涉及一种电气控制保护装置。特别涉及的是一种电子功率开关串联桥的保护电路。

电子功率开关因其优良的电气控制特性而广泛用于电力电子行业中，如在斩波器中的IGBT桥、各种高、中压变频器中的IGBT桥臂。通常电子功率开关的耐压值较低，在高压电路中，如果采用数只功率开关串联工作，由于各功率开关的开通时间的不一致性，以及电感性负载引起的反冲电压，导致后开通的功率开关承受电压太高而损坏，使功率开关的串联应用成为开发的难点。(参见《变频器世界》编辑部出版的2000年第6期《变频器世界》第42页“高压大功率交流变频调速系统技术鉴定会暨新闻发布会会议记录”。

本发明的目的是克服现有技术的上述缺点，为电子功率开关串联桥提供一种具有静态均压、动态均压、反冲电压吸收功能的保护电路。

实现本发明目的的电子功率开关串联桥的保护电路由一个状态检测电路(T)和数个串联的动静态均匀吸收单元电路(DRC)以及数个并接于每个DRC电路两端的浪涌吸收器组成，每一个DRC电路的负极与下一级DRC电路的正极相接构成一串联连接节点，所述的检测电路的高电平检测端与第一个DRC电路的正极端相接，检测电路的低电平检测端与最后一个DRC电路的负极端相接，所述的DRC电路由一个二极管(D)、一个电容(C)和两个电阻(R₁)、(R₂)组成，其中，电阻(R₁)与二极管(D)并联后与呈并联连接的电阻(R₂)和电容(C)相串接，所述的状态检测电路(T)由比较器(A)、二极管(D_L)、(D_H)和电阻(R₃)、(R₄)、(R₅)、(R₆)组成，其中，(D_L)的阳极和电阻(R₅)、(R₆)的一端接比较器(A)的1脚、阴极接电阻(R₄)的一端，电阻(R₅)的另一端接二极管(D_H)的阳极和电阻(R₃)的一端，电阻(R₆)的另一端接功率开关串联桥的负极端。使用时所述的动静态均压吸收单元电路(DRC)的个数与所保护的电子功率开关串联桥的功率开关的个数相同，第一个DRC电路的正端接第一个功率开关的输入端，第一个DRC电路的负极与第二个DRC电路的正极相接的串联连接节点接第一个功率开关的输出端(也是第二个功率开关的输入端)，以此顺序对应连接，最后一个DRC电路的负极接最后一个功率开关的输出端和状态检测电路的低电平检测端。由串联的DRC电路对串联的功率开关进行静态均压、动态均压、反冲电压吸收处理。浪涌吸收器在完成高电压稳压吸收、抗干扰作用的同时，还可防止某个功率开关不导通时维持每个功率开关两端的电压在一定的允许值内。状态检测电路对串联的DRC电路的头和尾两端电压进行检测比较，从而判断电子功率开关的工作状态。

本保护电路的优点是结构简单，零部件少，可大大提高功率开关串联桥的工作可靠性。适用于斩波器、变频器等各种电气控制设备中的功率开关串联桥。

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。但本发明的内容并不仅限于本实施例。

图1  本发明的结构框图

图2  本实施例的电路结构示意图

图3  另一种DRC等效电路图

图4  用于两只IGBT串联的状态检测简化电路