[发明专利]一种IGBT过压保护电路及其控制方法

说明书

本发明公开了一种IGBT过压保护电路，包括控制单元和保护电路，其中，所述控制单元，用于根据输入的高频脉冲调制信号驱动IGBT；所述保护电路，用于检测IGBT的过电压，反馈给所述控制单元，使所述控制单元输出控制信号对所述IGBT进行保护。本发明还揭示了一种应用上述IGBT过压保护电路的控制方法，所述控制单元的控制方法包括：在电机上电时，脉冲产生母线电压；所述控制单元判断母线电压是否过高？根据不同情况，进入两种工作模式。本发明不需要改变现有硬件资源，只需调整软件控制策略；减少故障，增加系统可靠性；易于实现，节约成本。

技术领域

本发明涉及一种IGBT过压的保护电路及其方法，尤其是一种有源钳位电路保护IGBT过压的改善电路和控制方法。

背景技术

电力驱动系统将电能转换为机械能，驱动电动汽车行驶，是控制电动汽车最关键的部分。IGBT在电力驱动系统中属于逆变器模块，将动力电池的直流电逆变成交流电提供给驱动电动机。IGBT约占新能源汽车电机驱动系统及车载充电系统成本的40％，折合到整车上约占总成本的7～10％，其性能直接决定了整车的能源利用率。

由于在直流电转交流电的换流回路中存在杂散电感，因此在IGBT关断时会引起电压尖峰，有引起IGBT过压损坏的风险，这将严重影响新能源汽车的可靠性，现有的解决办法通常是引入有源钳位电路保护IGBT过压。

图1为设置了有源钳位电路的换流回路构成图。

该有源钳位电路包含连接在栅极和集电极之间的TVS二极管及串联的二极管VD，增加了PCB板布图的复杂度，增加了系统的成本，降低了系统的可靠性。

而且，该换流回路存在更严重的缺陷体现在：

第一，上电过程可能存在异常过压脉冲工况，导致高压TVS二极管损坏，由于较大能量使得TVS二极管失效短路；

第二，异常过压脉冲使TVS二极管击穿短路后，硬件过压故障，MCU进入下桥臂，而二极管上电压过高触发上桥臂有源钳位电路使能，最终导致IGBT长时间上下桥臂直通造成短路，从而损坏整个IGBT模块。

图2示意了杂散电感产生尖锋电压的示意图，由于杂散电感过大，在高母线电压下，过高的电压尖锋导致拖尾电流降低甚至消失，产生强烈的关断震荡，即突然关断，严重将导致IGBT的损坏。

发明内容

应当理解，本公开以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为本公开提供进一步的解释。

针对上述分析的关断失效原因，本发明提出一种IGBT过压保护电路及其控制方法，通过关断失效路径解决IGBT损坏的风险。

为了实现上述发明目的，本发明提供一种IGBT过压保护电路，包括控制单元和保护电路，其特征在于：

所述控制单元，用于根据输入的高频脉冲调制信号驱动IGBT；

所述保护电路，用于检测所述IGBT的过电压，反馈给所述控制单元，使所述控制单元输出控制信号对所述IGBT进行保护。

比较好的是，本发明进一步提供了一种IGBT过压保护电路，其特征在于，所述保护电路包括：

有源钳位电路，用于通过检测所述IGBT的集电极电位是否超过设定钳位门限来判断是否发生过电压故障；当超过所述设定钳位门限时，所述有源钳位电路抬升所述IGBT门极电位，降低所述IGBT的集电极电位，保护所述IGBT。

本发明还提供了一种IGBT过压保护电路的控制方法，其特征在于，所述控制单元的控制方法包括：

步骤1，在电机上电时，脉冲产生母线电压；

步骤2，所述控制单元判断母线电压是否过高？根据不同情况，进入两种工作模式。