[发明专利]大功率变频装置IGBT短路保护电路

说明书

技术领域

本发明涉及大功率变频装置，尤其是一种大功率变频装置IGBT短路保护电路。

背景技术

目前在大功率变频装置(变频器、伺服控制器)中多采用单管IGBT或是IGBT模组作为逆变电路的主要器件，因此IGBT的驱动和保护成为大功率变频装置可靠工作的关键。目前在大功率变频装置IGBT驱动方面多采用不含短路保护功能电路或是IGBT短路保护模块芯片，没有短路保护功能的变频装置多采用HCPL-3120、FOD3120、ACPL-332等一类IGBT驱动芯片，驱动芯片内部集成了光电隔离电路和功率放大电路，直接在驱动端连接栅极电阻，该芯片不含IGBT保护功能，对IGBT过流故障不能有效的保护，如果发生短路故障易造成IGBT过热损坏，从而造成设备损坏等问题，而IGBT短路保护模块芯片又存在成本高的问题。

现有IGBT驱动电路的缺点是：

1.不含短路保护功能，无法对IGBT的短路故障进行保护。

2.采用短路保护模块芯片成本较高，且易受到产品供货方面的影响。

发明内容

为了克服已有大功率变频装置IGBT短路保护电路的不能兼顾保护功能和成本的不足，本发明提供一种电路简单、成本较低、可靠性高的大功率变频装置IGBT短路保护电路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种大功率变频装置IGBT短路保护电路，包括隔离驱动电路，所述隔离驱动电路的输入端与PWM控制信号源连接，所述隔离驱动电路包括第一隔离驱动芯片U01、第七电阻R07、第二二极管D02、第三电阻R03、第一三极管Q01、第五电阻R05和第六电阻R06，所述第一驱动芯片U01的输出端与第七电阻R07、第三电阻R03连接，所述第七电阻R07与第二二极管D02的阴极相连，所述第二二极管D02的阳极与IGBT的栅极输入端连接；所述第三电阻R03的另一端与第一三极管的基极连接，所述第一三极管的集电极与VCC电源相连，所述第一三极管的发射极与第五电阻R05、第六电阻R06的一端并联，所述第五电阻R05的另一端与IGBT的栅极相连，所述第六电阻R06的另一端与GND相连；

所述IGBT短路保护电路还包括短路检测电路，所述短路检测电路包括第一电阻R01、第二电阻R02、第一电容C01、第一二极管D01、比较器芯片U02、第四电阻R04和第二三极管Q02，所述第一电阻R01的一端与隔离驱动芯片U01的输出端相连，所述第一电阻R01的另一端与第二电阻R02、比较器芯片U02的正向输入端连接；所述第二电阻R02的另一端与第一二极管D01的阳极；所述第一二极管D01的阴极和IGBT的集电极相连；所述比较器芯片U02的负向输入端作为短路电流阀值Vref的输入端，所述比较器芯片U02的输出端与第四电阻R04的一端相连；所述第四电阻R04的另一端与第二三极管Q02的基极相连；所述第二三极管Q02的集电极与第一三极管Q01的基极相连，所述第二三极管Q02的发射极与GND相连。

进一步，所述短路检测电路还包括光耦芯片U03，所述第二三极管Q02的集电极与短路故障输出的光耦芯片U03的负极输入相连，所述光耦芯片U03的正极与第一三极管Q01的基极相连，所述光耦芯片U03的输出端可接上位机信号作为短路故障输出；所述第三电阻R03的另一端与光耦芯片U03的输入正端连接。

再进一步，所述第一电阻R01和第二电阻R02之间的连接节点与第一电容C01的一端连接，所述第一电容C01的另一端与GND相连。

本发明通过检测IGBT饱和压降Vce，并通过比较器和输入的基准电压比较，并对IGBT进行软关断，防止IGBT由于电流变化率过大而造成的过压击穿。

大功率变频装置通过本发明在IGBT驱动电路的基础上，增加了IGBT导通集射极电压的检测和判断，可以实现短路保护功能，并对IGBT进行迅速关断，对上位机进行过流报警反馈，避免IGBT由于短路故障而造成的烧毁，可以实现设备故障能的判断，提高设备的可靠性。

本发明的有益效果主要表现在：

1.增加IGBT短路保护电路，可以在IGBT短路故障发生时起到有效的保护作用。

2.电路简单，成本低。并可以通过改变输入的基准电压Vref的方便的控制IGBT短路电流的阈值，从而更加方便的适配不同规格的IGBT，增加了电路的可移植性。

附图说明

图1是现有技术IGBT驱动电路的原理图。

图2是本发明的电路原理图。

具体实施方式