[发明专利]三电平IGBT功率模块的驱动器及控制方法

说明书

本发明公开了一种三电平IGBT功率模块的驱动器，包括对应于三电平IGBT功率模块外侧IGBT元件的外驱动单元、对应于内侧IGBT元件的内驱动单元，外驱动单元与内驱动单元之间通讯相连；外驱动单元和内驱动单元均对应设置有检测单元，并通过对应的检测单元与对应的IGBT元件信号相连。本发明的驱动器具有可靠性及安全性高等优点。本发明还公开了一种基于如上所述的驱动器的控制方法，内驱动单元和外驱动单元之间相互通讯，并分别控制对应的IGBT元件按通断逻辑进行通断，此通断逻辑为：内侧IGBT元件先于外侧IGBT元件导通；内侧IGBT元件后于外侧IGBT元件关断。本发明的控制方法具有可靠性高等优点。

技术领域

本发明主要涉及功率器件技术领域，特指一种三电平IGBT功率模块的驱动器及控制方法。

背景技术

随着高速动车组的发展，对变流器模块的安全稳定性要求越来越高。三电平电路相比于传统两电平电路，IGBT关断时承受电压仅为两电平电路的一半，且三电平的设置也有利于谐波抑制。因此，三电平电路在牵引变流器总体电能质量、模块应用环境及极端、故障工况表现上均优于两电平电路。但三电平的引入增加了电路的复杂性，控制和驱动相对于两电平电路会更复杂。对于三电平大功率IGBT驱动器的设计，需要考虑内外侧元件的运行差异性以及故障保护设定的差异性。专利CN201410712694.1介绍了一种通用性IGBT驱动系统，该驱动系统包括IGBT驱动器和IGBT故障反馈模块，具备短路保护及故障反馈功能。专利CN201410712694.1提出的驱动系统包含IGBT驱动器和IGBT故障反馈模块，具备IGBT正常驱动、过电流检测、过电压箝位、故障反馈等功能。但一套系统包含两个部件，导致系统复杂化，故障率也相应提升，同时针对三电平电路，专利CN201410712694.1未能考虑内外侧元件运行工况的差异性亦未考虑并联元件的并联驱动问题。在针对三电平主电路中元件驱动或者元件采用并联方式工作的驱动问题时，专利CN201410712694.1提出的驱动系统会增加驱动系统数量、提升成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、可靠性及安全性高的三电平IGBT功率模块的驱动器，并提供了一种可靠性高的基于此驱动装置的控制方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种三电平IGBT功率模块的驱动器，包括对应于三电平IGBT功率模块外侧IGBT元件的外驱动单元、对应于三电平IGBT功率模块内侧IGBT元件的内驱动单元，所述外驱动单元与所述内驱动单元之间通讯相连；所述外驱动单元和内驱动单元均对应设置有检测单元，并通过对应的检测单元与对应的IGBT元件信号相连。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述外驱动单元和内驱动单元均包括电源模块、逻辑处理模块、驱动模块和通讯模块，所述电源模块与所述逻辑处理模块和驱动模块相连、用于提供电源；所述逻辑处理模块经通讯模块与传动控制单元进行通讯连接；所述逻辑处理模块经驱动模块与对应的检测单元相连以发送驱动信号；所述检测单元与所述逻辑处理模块相连、用于对相应IGBT元件进行检测并将检测信号发送至逻辑处理模块进行故障监控。

所述通讯模块包括第一通讯接口和第二通讯接口，所述第一通讯接口用于与传动控制单元进行通讯；所述外驱动单元与内驱动单元之间通过第二通讯接口通讯连接。

所述电源模块包括变压器和整流电路，所述变压器分别与外部电源和整流电路相连。

所述检测单元包括过压箝位电路，用于在IGBT元件过压时吸收过压尖峰能量。

所述外驱动单元和内驱动单元均包括过流关断电路，用于在IGBT元件的管压降大于预设值时锁定IGBT元件的门极信号以避免过电流击穿。