[发明专利]一种用于在包括IGBT型晶体管的电网中检测短路的方法及相关控制装置

说明书

本发明涉及一种用于在包括IGBT型晶体管的电网中检测短路的方法，所述晶体管包括栅极、集电极和发射极，并且定义主电流在所述集电极和所述发射极之间流动时为开通状态以及所述集电极与所述发射极之间电气绝缘时为关断状态。所述检测方法包括在具有预定长度的瞬时观察窗口中观察所述主电流的时间导数的符号，以及基于所述主电流的时间导数的符号，在所述瞬时观察窗口中检测短路。

技术领域

本发明涉及一种用于在包括IGBT型晶体管的电网中检测短路的方法及相关控制装置。

背景技术

以一种本身已知的方式，IGBT型晶体管(绝缘栅双极型晶体管)包括三个电端子或触点，即栅极、集电极和发射极。

IGBT晶体管尤其可用作电开关。实际上，此类晶体管定义集电极与发射极电气连接时为开通状态，以及集电极与发射极彼此之间电气绝缘时为关断状态。

通过合适的控制工具，将设定电压施加在栅极上来控制两个状态之间的切换。

特别地，截止状态和开通状态之间的切换包括切换至触发阶段以及切换至截止阶段，切换至触发阶段包括将晶体管从关断状态切换为开通状态，切换至截止阶段包括将晶体管从开通状态切换为关断状态。

通常，IGBT晶体管的操作由合适的控制装置来控制，特别地，能够检测使用晶体管的电网中的短路。

此类短路，例如，可能在正在讨论的将晶体管切换至触发阶段期间，出现在支路中的另一个IGBT晶体管的集电极和发射极之间，并且可能严重损坏后者。

为了检测短路，现有控制装置执行一种检测方法，该检测方法包括分析集电极和发射极之间电压测量值，以及基于这些测量值检测短路。

然而，现有控制装置和由这些装置执行的检测短路的方法并不那么尽如人意。

特别地，电压测量值一般必须是高精度的，以便有效检测短路。此问题与高电压下操作的晶体管尤其相关，例如，在铁路领域使用的那些晶体管。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于在包括IGBT型晶体管的电网中检测短路的方法，从而能够在不必精确测量晶体管中电压值的情况下有效检测短路。

为此，本发明涉及一种用于在包括IGBT型晶体管的电网中检测短路的方法，所述IGBT型晶体管包括栅极、集电极和发射极，并且定义主电流在集电极和发射极之间流动时为开通状态以及集电极与发射极之间电气绝缘时为关断状态。

所述检测方法包括在具有预定长度的瞬时观察窗口中观察主电流的时间导数的符号，以及基于所述主电流的时间导数的符号，在瞬时观察窗口中检测短路。

根据本发明的其他有利方面，所述方法包括下列特征中的一个或多个，这些特征可以单独考虑或者根据所有可能的技术组合考虑：

-在将所述晶体管在开通状态和关断状态之间切换的阶段执行所述方法；

-所述切换阶段为切换至触发阶段，所述切换至触发阶段包括将晶体管从关断状态切换为开通状态；

-所述瞬时观察窗口的开始对应于所述切换至触发阶段的开始；

-所述方法包括以下步骤，包括在瞬时观察窗口中观察主电流的时间导数的符号，以及当主电流的时间导数在预定测试周期内为严格正时，检测短路存在；

-所述方法还包括确认短路存在的步骤，该步骤包括当主电流的时间导数在所述测试周期的延长周期内仍大于或等于0时，确认短路存在；

-所述方法包括如果检测到短路，使所述晶体管保持关断状态；

-所述观察窗口的长度包括在1μs和20μs之间。