[實用新型]中高壓變頻器IGBT驅動電路

無效

• 申請號: 200920232814.2
• 申請日: 2009-07-22
• 公開（公告）號: CN201478999U
• 公開（公告）日: 2010-05-19
• 發明（設計）人: 徐衛東;衛昌宏;陶桂洪
• 申請（專利權）人: 南京同步科技有限公司
• 主分類號: H02M1/088
• 分類號: H02M1/088;H02H9/02
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 黃明哲

技術領域

本實用新型涉及中高壓變頻器的絕緣柵雙極型功率管IGBT的驅動，為一種中高壓變頻器IGBT驅動電路。

背景技術

由于變頻調速技術在國民經濟和日常生活具有重要地位，是節約能源的高新技術，也是國際技術更新換代較快的領域，是高科技領域的綜合性技術。在我國也是替代進口、節約投資的最大領域之一。盡管我國雖有個別公司有能力生產部分型號的中高壓變頻器，既滿足不了告訴發展市場需求，同時現有的產品在技術的升級、質量穩定和節能效益等方面還有一定的技術攻關空間，就本技術領域的世界水平而言，隨著計算機技術、集成電路技術、自動控制技術和新材料、新工藝的應用，整個行業仍處在技術進步的高速發展階段。國務院剛剛頒布的十一五科技規劃綱要中明確規定，能源與節能技術是我們科技發展的發展中的攻關方向，是建設資源節約型、環境友好型的社會中重要的科技發展領域。促進節能技術的發展和實現產業化，既符合我國社會發展對高新技術發展的總體要求，事實上也成為一個巨大的產業市場，具有令人矚目的良好前景。

在高壓變頻器技術發展過程中，高壓變頻器技術中關鍵技術，大功率開關器件的驅動電路實現方法一直受到廣泛的關注。大功率開關器件IGBT集雙極型功率晶體管和功率MOSFET的優點于一體，具有電壓控制、輸入阻抗大、驅動功率小、控制電路簡單、開關損耗小、通斷速度快和工作頻率高等優點。但是，IGBT和其它電力電子器件一樣，其應用還依賴于電路條件和開關環境，目前的IGBT驅動電路在控制脈沖與驅動電路的電隔離，提供功率器件完整的保護功能，可靠性等方面還不能滿足使用需求，因此，IGBT的驅動和保護電路是電路設計的難點和重點，是整個裝置運行的關鍵環節。本實用新型對IGBT的驅動和保護電路給出了一種實用新穎的實現方案。

發明內容

本實用新型要解決的問題是：克服一般的IGBT驅動設計存在的缺點和不足，而提出一種實用的新型的IGBT驅動設計方案。該方法實現控制脈沖與驅動電路的電隔離，提供功率器件完整的保護功能，可靠性高。

本實用新型的技術方案為：中高壓變頻器IGBT驅動電路，包括電源模塊，可編程邏輯器件FPGA、電路保護監測電路、光電隔離模塊和功率放大電路，電源模塊、電路保護監測電路的輸出連接FPGA，FPGA的輸出經光電隔離模塊和功率放大電路連接至IGBT。

電路保護監測電路包括IGBT過壓、欠壓保護保護電路，IGBT溫度檢測電路，IGBT的通斷狀態檢測電路。

本實用新型適用于大功率、高耐壓IGBT模塊串、并聯電路的驅動和保護。通過光纖傳輸驅動及狀態識別信號，進行高壓隔離傳輸，具有良好的抗電磁干擾性能和較大的驅動電流，適用于高壓大功率場合；實現了IGBT的過流和短路保護電路，以及信號反饋檢測功能。本實用新型實用可靠，工藝細致，在驅動波形正、反偏，保護等方面都滿足IGBT的驅動要求，是一種性能優異、成熟的驅動電路。

附圖說明

圖1為本實用新型的電路結構框圖。

圖2為本實用新型電路保護監測電路的過壓、欠壓保護電路圖。

圖3為本實用新型電源模塊電路圖。

具體實施方式

如圖1，本實用新型包括電源模塊，可編程邏輯器件FPGA、電路保護監測電路、光電隔離模塊和功率放大電路，電源模塊、電路保護監測電路的輸出連接FPGA，FPGA的輸出經光電隔離模塊和功率放大電路連接至IGBT，FPGA通過光纖接口電路連接中高壓變頻器的主控板。

下面具體說明本實用新型的實現。

1)、FPGA設有保護處理電路，檢測IGBT集電極和發射極電壓來監測過電流；

2)、電路保護監測電路設有IGBT過壓、欠壓保護電路，包括輸入過壓、欠壓保護，電路如圖2所示。過壓、欠壓保護的實現電路是類似的，過壓電路的輸入電壓經過分壓后送到比較器的反相端，比較器的同相端接給定電壓，而欠壓電路則正相反，欠壓電路的輸入電壓經過分壓后送到比較器的同相端，比較器的反相端接給定電壓，他們的區別在于比較器的輸出不同，即輸入過壓時，比較器輸出低電平；輸入欠壓時，比較器輸出高電平。兩種保護電路的輸出經過集成運放的運算后，即只要有一種故障發生，得到的故障信號就是高電平，通過隔離的光藕TLP521送到FPGA的外中斷端口進行相應的處理；

3)、電路保護監測電路還設有IGBT溫度檢測電路，通過一個檢測芯片LM35發出隨溫度變化得電壓信號與基準電壓相比較；