[实用新型]中高压变频器IGBT驱动电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及中高压变频器的绝缘栅双极型功率管IGBT的驱动，为一种中高压变频器IGBT驱动电路。

背景技术

由于变频调速技术在国民经济和日常生活具有重要地位，是节约能源的高新技术，也是国际技术更新换代较快的领域，是高科技领域的综合性技术。在我国也是替代进口、节约投资的最大领域之一。尽管我国虽有个别公司有能力生产部分型号的中高压变频器，既满足不了告诉发展市场需求，同时现有的产品在技术的升级、质量稳定和节能效益等方面还有一定的技术攻关空间，就本技术领域的世界水平而言，随着计算机技术、集成电路技术、自动控制技术和新材料、新工艺的应用，整个行业仍处在技术进步的高速发展阶段。国务院刚刚颁布的十一五科技规划纲要中明确规定，能源与节能技术是我们科技发展的发展中的攻关方向，是建设资源节约型、环境友好型的社会中重要的科技发展领域。促进节能技术的发展和实现产业化，既符合我国社会发展对高新技术发展的总体要求，事实上也成为一个巨大的产业市场，具有令人瞩目的良好前景。

在高压变频器技术发展过程中，高压变频器技术中关键技术，大功率开关器件的驱动电路实现方法一直受到广泛的关注。大功率开关器件IGBT集双极型功率晶体管和功率MOSFET的优点于一体，具有电压控制、输入阻抗大、驱动功率小、控制电路简单、开关损耗小、通断速度快和工作频率高等优点。但是，IGBT和其它电力电子器件一样，其应用还依赖于电路条件和开关环境，目前的IGBT驱动电路在控制脉冲与驱动电路的电隔离，提供功率器件完整的保护功能，可靠性等方面还不能满足使用需求，因此，IGBT的驱动和保护电路是电路设计的难点和重点，是整个装置运行的关键环节。本实用新型对IGBT的驱动和保护电路给出了一种实用新颖的实现方案。

发明内容

本实用新型要解决的问题是：克服一般的IGBT驱动设计存在的缺点和不足，而提出一种实用的新型的IGBT驱动设计方案。该方法实现控制脉冲与驱动电路的电隔离，提供功率器件完整的保护功能，可靠性高。

本实用新型的技术方案为：中高压变频器IGBT驱动电路，包括电源模块，可编程逻辑器件FPGA、电路保护监测电路、光电隔离模块和功率放大电路，电源模块、电路保护监测电路的输出连接FPGA，FPGA的输出经光电隔离模块和功率放大电路连接至IGBT。

电路保护监测电路包括IGBT过压、欠压保护保护电路，IGBT温度检测电路，IGBT的通断状态检测电路。

本实用新型适用于大功率、高耐压IGBT模块串、并联电路的驱动和保护。通过光纤传输驱动及状态识别信号，进行高压隔离传输，具有良好的抗电磁干扰性能和较大的驱动电流，适用于高压大功率场合；实现了IGBT的过流和短路保护电路，以及信号反馈检测功能。本实用新型实用可靠，工艺细致，在驱动波形正、反偏，保护等方面都满足IGBT的驱动要求，是一种性能优异、成熟的驱动电路。

附图说明

图1为本实用新型的电路结构框图。

图2为本实用新型电路保护监测电路的过压、欠压保护电路图。

图3为本实用新型电源模块电路图。

具体实施方式

如图1，本实用新型包括电源模块，可编程逻辑器件FPGA、电路保护监测电路、光电隔离模块和功率放大电路，电源模块、电路保护监测电路的输出连接FPGA，FPGA的输出经光电隔离模块和功率放大电路连接至IGBT，FPGA通过光纤接口电路连接中高压变频器的主控板。

下面具体说明本实用新型的实现。

1)、FPGA设有保护处理电路，检测IGBT集电极和发射极电压来监测过电流；

2)、电路保护监测电路设有IGBT过压、欠压保护电路，包括输入过压、欠压保护，电路如图2所示。过压、欠压保护的实现电路是类似的，过压电路的输入电压经过分压后送到比较器的反相端，比较器的同相端接给定电压，而欠压电路则正相反，欠压电路的输入电压经过分压后送到比较器的同相端，比较器的反相端接给定电压，他们的区别在于比较器的输出不同，即输入过压时，比较器输出低电平；输入欠压时，比较器输出高电平。两种保护电路的输出经过集成运放的运算后，即只要有一种故障发生，得到的故障信号就是高电平，通过隔离的光藕TLP521送到FPGA的外中断端口进行相应的处理；

3)、电路保护监测电路还设有IGBT温度检测电路，通过一个检测芯片LM35发出随温度变化得电压信号与基准电压相比较；