[实用新型]一种大功率IGBT综合过流保护电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于静态变换器或整流器的紧急保护电路装置，尤其是涉及到一种适用于IGBT功率模块短路或过电流故障的检测保护电路。

背景技术

现代电力变换装置均采用大功率半导体开关器件，其所能承受的电流过载能力相对于旋转变流装置要低得多，IGBT一般只能承受几十个μs甚至几个μs的过载电流，一旦短路发生就要求保护电路能在尽可能短的时间内关断开关器件，切断短路电流，使开关器件不致于因过流而损坏。但是，在短路情况下迅速关断开关器件，将导致负载电流下降过快而产生过大的di/dt，由于引线电感和漏感的存在，过大的di/dt将产生很高的过电压，而使开关器件面临过压击穿的危险。对于IGBT，过高的电压又可能导致器件内部产生擎住效应失控而损坏器件。因此，必须综合考虑和设计电力变换装置短路保护，以确保电流保护的有效性。

由功率元件的失效机理分析可知，多种原因均可引起IGBT的工作异常或失效，但当引起异常的外部因素消失后，器件一般可以恢复到其正常工作状态，除非由于热的原因致使其内部击穿，此时的损坏是永久的，不可恢复的；而故障检测电路就是要在热击穿也就是永久损坏前，发现其异常工作状态，并加以控制以保护器件。

中国发明专利申请“大功率IGBT光纤驱动电路的故障保护复位控制系统及方法”(发明专利申请号：201010149719.3公开号：CN101814728A)公开了一种大功率IGBT光纤驱动电路的故障保护复位控制系统及方法。本发明的系统包括光纤收发单元，复位信号封锁单元，复位信号发生单元、反相器和驱动控制器单元；其中光纤收发单元的接收端分别与复位信号发生单元的第一输入端、反相器的输入端连接，反相器的输出端与驱动控制器单元的接收端连接；复位信号发生单元的输出端与驱动控制器单元的复位端连接；复位信号发生单元的第二输入端与复位信号封锁单元的输出端连接；驱动控制器单元的故障信号输出端分别与复位信号发生单元的第三输入端、复位信号封锁单元的输入端、光纤收发单元的发送端连接。本发明的故障保护与复位控制系统及方法，延长故障出现后的驱动信号封锁时间，克服了自动复位方式下频繁复位造成的过流积累现象，为前级系统控制器的中断响应提供了保障。但是，该装置通过延长故障出现后的驱动信号封锁时间实现保护功能，不适用于高压大功率电网系统的敏感符合电能质量控制装置的IGBT功率模块的保护。

实用新型内容

本实用新型的目的是要提供一种大功率IGBT综合过流保护电路，结合利用IGBT短路时Uce增大和电流传感器检测的原理，解决高压大功率电网系统应用IGBT器件综合保护的技术问题。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种大功率IGBT综合过流保护电路，包括限流保护单元、Uce检测单元、过电流检测单元、电流传感器，其特征在于：

所述的限流保护单元的输出端，与IGBT驱动电路的输出端并联连接，并连接到被保护的IGBT功率模块的栅极；

所述的电流传感器串联在IGBT功率模块的电流输出回路中，电流传感器的检测输出端，连接到所述的过电流检测单元；

所述的Uce检测单元的输入端连接到IGBT功率模块的集电极；

所述的限流保护单元设有两个输入端，一个输入端连接到Uce检测单元，另一个输入端通过光耦或光纤隔离连接到所述过电流检测单元。

本实用新型的大功率IGBT综合过流保护电路的一种较佳的技术方案，其特征在于所述的限流保护单元包含两只二极管，一下拉电阻，一绝缘栅场效应管和一稳压二极管；两只二极管的负极与下拉电阻的一端连接在一起，构成一个逻辑或输出端，下拉电阻的另一端连接到接地点；两只二极管的正极，分别构成限流保护单元的一个输入端；所述逻辑或输出端连接到所述绝缘栅场效应管的栅极；所述绝缘栅场效应管的漏极与稳压二极管的正极串联，稳压二极管的负极通过一隔离二极管，连接到被保护的IGBT功率模块的栅极。

本实用新型的大功率IGBT综合过流保护电路的一种更好的技术方案，其特征在于所述的限流保护单元还包括软关断控制电路，所述的软关断控制电路包含开关晶体管、延时电阻和延时电容；所述逻辑或输出端通过延时电阻连接到开关晶体管的基极，延时电容并联在开关晶体管的基极和发射极之间，开关晶体管的集电极连接IGBT驱动电路的软关断控制信号输入端。