[發明專利]基于IGBT驅動芯片短路保護的電流狀態判斷及死區補償方法

有效

• 申請號: 201010240392.0
• 申請日: 2010-07-29
• 公開（公告）號: CN101944838A
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發明（設計）人: 王斯然;周霞;陳基鋒;呂征宇
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02M1/088
• 分類號: H02M1/088
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 金祺

技術領域

本發明涉及橋式變流器，屬于電力電子技術領域，特別涉及一種基于IGBT驅動芯片短路保護的電流狀態判斷及死區補償方法。

背景技術

在電力電子技術領域中，對于開關器件而言，均存在開通延時和關斷延時。于是，在橋式變流器斬波控制方法中都有加入死區時間，以避免上、下橋臂因同時導通而損壞。通常情況下，死區時間的設置都是將控制信號的上升沿向后延時一個死區時間。對于橋式變流器而言，在死區時間內，上、下橋臂的器件均處于關斷狀態，其輸出電壓由輸出電流決定，從而造成了輸出電流的畸變。

由于死區時間的設置是不可避免的，于是在控制方法中都對系統進行死區補償。在進行死區補償時，必須對輸出電流進行檢測。輸出電流的極性檢測方法很多，但在過零點附近的輸出電流極性檢測往往存在誤差，因此往往會對系統進行誤補償，最終沒法減小輸出電流的畸變甚至會加大輸出電流的畸變。因此在過零點附近的輸出電流的極性檢測以及相應的補償量的選取尤為重要。

另外，對橋式變流器而言，所使用的開關器件驅動芯片通常具有短路保護的功能，短路保護的原理如圖2所示。當開關器件處于導通狀態時，驅動芯片判斷短路保護引腳的電壓，當短路保護引腳電壓大于一定值時，驅動芯片判斷電路發生過流，于是關斷開關器件以保護器件。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，克服現有技術中的不足，提供一種基于IGBT驅動芯片短路保護的電流狀態判斷及死區補償方法。本發明結合短路保護，通過檢測驅動芯片的短路保護引腳的電壓，推測開關器件的導通壓降，進而判斷系統的輸出電流的狀態，再根據輸出電流的不同情況采取不同的死區補償措施。

為解決技術問題，本發明提出一種基于IGBT驅動芯片短路保護的電流狀態判斷方法，包括下述步驟：

(1)在每個開關周期分別檢測上下橋臂的IGBT驅動芯片短路保護引腳的電壓峰值V_P、V_N；

(2)將V_P、V_N分別與特定的電壓基準V₁進行比較，并將比較結果通過觸發器鎖存輸出電流狀態的邏輯判斷信號S_P1、S_N1；

所述V₁為一個根據IGBT器件特性而設定的弱電流下集射極間的參考電壓，為IGBT開始向基區注入少數載流子時的集射極間電壓，在此電壓值以下所對應弱電流范圍內，IGBT還未向基區注入少數載流子；如果所檢測電壓V_P、V_N均小于V₁，說明輸出電流非常接近于零，不必對橋式變流器進行死區補償。

(3)將V_P、V_N分別與特定的電壓基準V₂進行比較，并將比較結果進行鎖存獲得輸出電流狀態邏輯判斷信號S_P2、S_N2；

所述V₂為一個根據IGBT器件特性而設定的低電流下集射極間的一個參考電壓，取為在IGBT輸出特性曲線中與輸出電流紋波峰值ΔI_O相對應的集射極間電壓，V₂＞V₁；如果所檢測電壓小于V₂，說明輸出電流處于過零狀態，需要對死區補償進行修正。

(4)根據步驟(2)和(3)所述的四位輸出電流狀態判斷信號S_P1、S_P2、S_N1、S_N2判定輸出電流處于下述5種狀態中的一種：

①當V_P＞V₂、V_N＜V₁時，四位輸出電流狀態判斷信號為1100，表示輸出電流處于大電流狀態，且極性為正；

②當V₂＞V_P＞V₁、V_N＜V₁時，四位輸出電流狀態判斷信號為1000，表示輸出電流處于過零階段，且均值極性為正；

③當V_P＜V₁、V_N＜V₁時，四位輸出電流狀態判斷信號為0000，表示輸出電流處于極小電流狀態；