[發(fā)明專利]具有保護結(jié)構(gòu)的NPC型三電平逆變器驅(qū)動電路及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610118976.8
• 申請日: 2016-03-02
• 公開（公告）號: CN105553313B
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱建國;楊惠坤
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市永聯(lián)科技股份有限公司
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02H7/122
• 代理公司: 北京卓恒知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 唐曙暉

本發(fā)明提出了一種能夠在MCU的PWM輸出和開關(guān)管驅(qū)動器輸入之間串入一種PWM信號檢測和保護邏輯的方法和電路，從而實現(xiàn)對NPC型三電平電逆變器橋臂的直通保護。本發(fā)明實施后避免了MCU固件設(shè)計缺陷、MCU硬件不穩(wěn)定、PWM信號走線受干擾等情況出現(xiàn)的開關(guān)管損壞情況，可以實現(xiàn)MCU固件和PLD硬件雙重保護的效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有保護結(jié)構(gòu)的NPC型三電平逆變器驅(qū)動電路和方法。

背景技術(shù)

二極管箝位型三電平逆變器又稱NPC(Neutral—Point-C1amped)，是三電平逆變器拓撲結(jié)構(gòu)中發(fā)展最早，也是目前應(yīng)用最普遍的一種拓撲結(jié)構(gòu)。電路中每一相由4個功率器件串聯(lián)構(gòu)成，對4個功率管按一定的開關(guān)邏輯進行驅(qū)動輸出所需要的電平數(shù)，合成相應(yīng)的正弦波形。由于其自身的功能性，二極管箝位型三電平逆變器在電力技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。

與傳統(tǒng)兩電平的電路結(jié)構(gòu)相比，三電平的電路結(jié)構(gòu)除了使單個絕緣柵雙極型晶體管IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)或金屬-氧化物半導體場效應(yīng)晶體管MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)阻斷電壓減半之外，還具有諧波小、損耗低、效率高等優(yōu)勢。因此，該電路在光伏、UPS及充電樁等產(chǎn)品中應(yīng)用尤為廣泛。

然而，NPC型三電平逆變器對于開關(guān)管的動作順序有嚴格要求，需先關(guān)斷外管，再關(guān)斷內(nèi)管，防止母線電壓加在外管上導致?lián)p壞。

一般的NPC型三電平逆變器驅(qū)動電路如圖1所示，微控制單元MCU(Microcontroller Unit)發(fā)送脈沖寬度調(diào)制(PWM：Pulse Width Modulation)信號，PWM信號經(jīng)過驅(qū)動電路的驅(qū)動變換/隔離之后直接驅(qū)動IGBT/MOSFET。如果MCU的軟件運行出了問題，Q1～Q4的三極管的PWM驅(qū)動信號將出現(xiàn)DC+對GND、DC-對GND、DC+對DC-直通的情況，這些會導致開關(guān)管的損壞；另外，如果開關(guān)管驅(qū)動輸入端的信號受到干擾，則也會出現(xiàn)上述母線直通的情況，這時同樣會導致開關(guān)管的損壞；除了以上情況外，在產(chǎn)品開發(fā)或者調(diào)試等過程中，特別是軟件調(diào)試時也容易出現(xiàn)開關(guān)管時序不正確的情況，這也會導致開關(guān)管損壞。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有NPC型三電平驅(qū)動電路容易因為某種原因?qū)е麻_關(guān)時序不正確損壞開關(guān)管的情況，本發(fā)明涉及的裝置是一種具有保護結(jié)構(gòu)的NPC型三電平逆變器驅(qū)動電路，包括：

微控制單元MCU，用于發(fā)送脈沖寬度調(diào)制PWM信號；

保護單元，用于對從微控制單元MCU接收的PWM信號進行檢測并根據(jù)檢測結(jié)果輸出邏輯信號；

驅(qū)動單元，接收來自保護單元的邏輯信號，并基于該邏輯信號輸出驅(qū)動信號；

接收單元，接收來自驅(qū)動單元的驅(qū)動信號并基于該驅(qū)動信號完成開關(guān)動作。

其中保護單元是可編程邏輯器件，保護單元還可包括電感過流保護結(jié)構(gòu)或橋臂電流過流保護結(jié)構(gòu)。保護單元若接收到滿足開關(guān)時序要求的PWM信號，則正常輸出PWM信號給驅(qū)動單元；若保護單元接收到不滿足開關(guān)時序要求的PWM信號，則輸出關(guān)斷接收單元的邏輯信號。其中保護單元中還可增加表示電壓過壓指示的信號判斷，接收單元為4個功率器件。

另外本發(fā)明還提供了一種保護二極管箝位型三電平逆變器驅(qū)動電路的方法，包括

通過微控制單元MCU發(fā)送脈沖寬度調(diào)制PWM信號給保護單元；

保護單元對該PWM信號進行檢測并根據(jù)檢測結(jié)果向驅(qū)動單元輸出邏輯信號；

驅(qū)動單元向接收單元發(fā)出驅(qū)動信號控制接收單元的開關(guān)動作。