[發明專利]一種過電流保護方法

有效

• 申請號: 201010263531.1
• 申請日: 2010-08-25
• 公開（公告）號: CN101931206A
• 公開（公告）日: 2010-12-29
• 發明（設計）人: 唐雪峰;李志鵬;李福;陸曉峰;顧建亭;黃曉銘;王峰;潘振克
• 申請（專利權）人: 常熟開關制造有限公司(原常熟開關廠)
• 主分類號: H02H3/08
• 分類號: H02H3/08;H02H9/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明涉及一種過電流保護的方法，特別涉及功率半導體器件的過流保護方法。

背景技術

在當前的變換系統中，通常包含IGBT、IGCT等功率半導體器件，為了避免這些元件過流損壞，需要設計過流保護裝置。傳統的過電流保護裝置一般包括電流采樣轉換單元、電流比較單元、保護動作單元等單元。電流比較單元將電流采樣轉換單元輸出的電流值，與整定的過電流閾值點進行比較，當電流達到閾值時，觸發保護動作單元，對IGBT等功率半導體器件進行保護，使其禁止工作，達到保護目的。而功率半導體器件的過電流能力通常與其當前內部的結溫等有密切關系，即結溫低時，其瞬時過電流能力強；而結溫高時，其瞬時過電流能力弱。在上述的保護方式中，由于未考慮該因素，當整定電流閾值過大時，會導致不能可靠的進行過電流保護；而整定電流閾值過小則不能充分利用該功率半導體器件的過電流能力。例如：某一開關元件冷態時的瞬時過電流能力為300A，而長時間不間斷通過電流的極限能力為150A，若將上述電流閾值整定為300A，則可以確保冷態時電流超過300A時能夠有效保護，但是如果該功率半導體器件已經不間斷通過150A電流2小時后，其結溫已經接近極限情況了，此時，其通過180A的過電流將導致其過流損壞，因此導致上述整定的300A電流閾值不能可靠保護，而整定值設為180A又不能充分利用其冷態時的過電流能力。由上例可知，若按照上述公知的不得過流保護方式，在充分利用功率半導體器件過流能力以及可靠地保護兩方面不能同時兼顧。

發明內容

本發明是克服現有技術的不足，提供一種可靠性高，且對功率半導體器件過電流能力的利用率顯著增強的過電流保護方法。

本發明為實現上述目的，采用如下技術方案：

本發明一種過電流保護方法，包括電流采樣轉換單元、電流比較單元、保護動作單元，還包括對過電流閾值點I_CM進行動態調整的過電流閾值運算單元，將上述電流采樣轉換單元輸出的電流值I作為上述過電流閾值運算單元的一個輸入量I₁，過電流閾值運算單元對輸入量I₁進行動態調整得到一個輸出量I₂作為電流閾值點I_CM，將上述電流采樣轉換單元輸出的電流值I作為電流比較單元的輸入量I_C與動態調整過的電流閾值點I_CM輸入上述電流比較單元進行比較，當電流I_C達到閾值點I_CM時，觸發上述保護動作單元進行保護。

優選地，所述的輸出量I₂是隨其輸入I₁以及時間t變化的非常數函數I₂＝f(I₁，t)。

優選地，所述的I₂＝f(I₁，t)由復合函數I₂＝H(Z(I₁，t))給出，且有H(Z)為Z的單調減函數，即有其中Z為被保護對象的溫升。

優選地，所述的Z由狀態方程來確定，其中g為該時刻的由于電流I₁引起的被保護對象的損耗，s為該時刻t所對應的被保護對象的散熱，Z₀為t＝t₀時刻溫升的初始值。

本發明由于采用上述技術方案，實現了被保護對象的電流閾值的動態調整，從而保證在不損害被保護對象的前提下，充分利用被保護對象的過電流能力。

附圖說明

圖1所示為本發明的原理框圖。

圖2所示為本發明的過電流閾值運算單元運算框圖。

圖3所示為本發明的運算實例框圖。

圖4所示為本發明保護對象的結溫溫升Z和通過電流t的曲線圖。

圖5所示為本發明保護對象的結溫溫升Z和電流閾值I₂的曲線圖。

具體實施方式

為了使公眾能充分了解本發明的技術實質和有益效果，申請人將在下面結合附圖對本發明的具體實施方式詳細描述，但申請人對實施例的描述不是對技術方案的限制，任何依據本發明的構思作形式而非實質的變化都應當視為發明的保護范圍。

請參閱圖1、圖2、圖3，一種過電流保護裝置，包括電流采樣轉換單元、電流比較單元、保護動作單元，還包括對過電流閾值點I_CM進行動態調整的過電流閾值運算單元，上述過電流閾值運算單元至少包含一個輸入量I₁，其通過運算產生至少一個輸出量I₂。