[發明專利]柵極驅動器處的電源開關電流估計器

有效

• 申請號: 201110463232.7
• 申請日: 2011-12-23
• 公開（公告）號: CN102608382A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: A·J·M·庫爾韋羅;T·A·策爾斯
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 柯廣華;朱海煜

1.一種電源開關電流估計器(10)，包括：

固態電源開關(13)，其連接到控制端(22)、輸入電流電源接線端(16)、輸出電流電源接線端(18)、以及至少一個感測引線接線端(20)、(24)，其中一個或多個寄生元件定義了每個感測引線接線端(20)、(24)與對應的電源接線端(16)、(18)之間的電通道；

驅動器單元(14)，其連接到所述控制端(22)和至少一個感測引線接線端(24)，所述驅動器單元(14)選擇性地開啟和關斷所述電源開關(13)；

電流估計器(30)，其配置成響應于一個或多個開關事件生成實時流過所述固態電源開關(13)的電流的估計電平，電流的所述估計電平基于至少一個所述寄生元件的值，以使得負載電流的所述估計電平基本對應于流過所述固態電源開關(13)的負載電流的實際電平。

2.根據權利要求1所述的電源開關電流估計器(10)，其中，所述固態電源開關(13)包括IGBT器件，所述控制端(22)是所述IGBT器件(13)的柵極驅動接線端，所述輸入電流電源接線端(16)是所述IGBT器件(13)的集電極接線端，以及所述輸出電流電源接線端(18)是所述IGBT器件(13)的發射極接線端。

3.根據權利要求1所述的電源開關電流估計器(10)，其中，所述電流估計器(30)包括加法器(32)，所述加法器(32)配置成通過基于一個或多個所述寄生元件的值的預定義的加權因子，確定測量的和積分的電壓以及電流信號的加權平均。

4.根據權利要求3所述的電源開關電流估計器(10)，其中，所述加法器(32)進一步配置成基于由所述驅動器單元(14)生成的驅動電壓的導數或時間步長增量商數來確定所述加權平均，其中所述驅動電壓的導數或時間步長增量商數基于一個或多個所述寄生元件的值來加權。

5.根據權利要求1所述的電源開關電流估計器(10)，其中，所述電流估計器(30)進一步配置成基于在電源開關(13)開啟或關斷事件期間在電流電源接線端(18)和對應的感測引線接線端(24)之間生成的電壓，生成流過所述固態電源開關(13)的電流的估計電平。

6.根據權利要求1所述的電源開關電流估計器(10)，其中，所述電流估計器(30)進一步配置成基于在響應于一個或多個開關事件的電源開關(13)預定義的開啟或關斷事件周期期間、在所述輸入電流電源接線端(16)和所述輸入電流感測引線接線端(20)之間生成的電壓，生成流過所述固態電源開關(13)的電流的估計電平。

7.根據權利要求1所述的電源開關電流估計器(10)，其中，所述電流估計器(30)進一步配置成基于對應的寄生元件權重因子，生成流過所述固態電源開關(13)的電流的所述估計電平。

8.根據權利要求1所述的電源開關電流估計器(10)，其中，所述電流估計器(30)進一步配置成基于在電源開關(13)開啟或關斷事件期間、在所述輸出電流電源接線端(18)和所述輸出電流感測引線接線端(24)之間生成的電壓，生成流過所述固態電源開關(13)的電流的估計電平。

9.根據權利要求1所述的電源開關電流估計器(10)，其中，所述電流估計器(30)包括全階觀測器或降階觀測器，以及進一步包括配置成含有噪聲效應的卡爾曼濾波器，其中所述觀測器和卡爾曼濾波器共同配置成響應于觀測的輸入信號，生成流過所述固態電源開關(13)的電流的所述估計電平。

10.根據權利要求1所述的電源開關電流估計器(10)，進一步包括高分辨率低電壓傳感器，所述高分辨率低電壓傳感器連接到所述輸入電流電源接線端和輸出電流電源接線端(16)、(18)或感測接線端(20)、(24)，并且配置成：響應于電源開關(13)傳導模式事件，每次跨過所述輸入電流電源接線端和輸出電流電源接線端(16)、(18)或感測接線端(20)、(24)之間的電壓超過預定義的閾值電壓電平時，就生成計數脈沖。