[發明專利]一種基于數字濾波的IGBT綜合過電流保護方法及系統

有效

• 申請號: 201710760206.8
• 申請日: 2017-08-30
• 公開（公告）號: CN107515329B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 方存洋;施勝丹;鄒寧;劉育鑫;牟曉春;梁帥奇;楊合民
• 申請（專利權）人: 國電南瑞科技股份有限公司;國電南瑞南京控制系統有限公司
• 主分類號: G01R19/165
• 分類號: G01R19/165;H03H17/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張弛

1.一種基于數字濾波的IGBT綜合過電流保護方法，其特征在于：

通過主控單元實時采集交流電流信號，并計算得到電流有效值，在每個計算周期內將電流有效值與預設的IGBT電流限值比較，當電流有效值大于IGBT電流限值而小于短路閥值電流時，由主控單元的系統過流保護發出指令給驅動單元來關斷IGBT；

當IGBT電流大于短路閥值電流時，通過IGBT驅動單元直接判斷，并關斷IGBT；判斷原則為，IGBT驅動單元實時采集驅動電壓，當驅動電壓大于電壓限值時，則關斷IGBT；

主控單元控制的過電流保護的判斷包括以下步驟：

1-1)、主控單元將采集交流電流信號i，通過數字濾波器濾波，使得電流采樣值相位按時間變化減少方向，移相八分之一信號周期，同時把電流信號大小衰減至倍，得到iβ；

1-2)、原電流信號i,減去iβ,得到iα；

1-3)、計算交流電流信號i的有效值為

1-4)、把IGBT的電流限值Imax與有效值比較，Imax連續3點小于輸出閉鎖標志Blk，同時通過光纖傳遞給IGBT驅動單元；

由驅動單元實現的IGBT短路過電流保護的判斷包括以下步驟：

2-1)電壓限值Vmax的確定：當有觸發信號時，在驅動電壓Vce監視使能邏輯的作用下，電壓限值Vmax為恒定的值；當無觸發信號時，驅動電壓Vce監視使能邏輯在延遲約1μs后使能電壓限值Vmax，此時電壓限值Vmax由外部RC回路決定；

2-2)驅動單元將采集到的驅動電壓Vce與電壓限值Vmax進行比較，驅動電壓Vce大于電壓限值Vmax，則輸出閉鎖標志Blk_s；

驅動單元通過光纖接收到主控單元發送的閉鎖信號Blk正跳變，或者驅動單元自己判斷出閉鎖標志Blk_s正跳變，立即啟動閉鎖邏輯，按照預定關斷策略，閉鎖IGBT，實現IGBT過電流保護。

2.一種基于數字濾波的IGBT綜合過電流保護系統，其特征在于，包括：

主控單元，用以實時采集交流電流信號，并計算得到電流有效值，在每個計算周期內將電流有效值與預設的IGBT電流限值比較，當電流有效值大于IGBT電流限值而小于短路閥值電流時，由主控單元的系統過流保護發出指令給驅動單元來關斷IGBT；

驅動單元，用以實時采集驅動電壓，當驅動電壓大于電壓限值時，則關斷IGBT；

主控單元實現基于數字濾波的系統過電流保護，驅動單元完成短路過電流保護，二者過流保護的電流定值采用高低配置，聯合完成IGBT全范圍的快速過電流保護功能；

主控單元中系統過電流保護的實現方法，使用全通數字濾波器對電流瞬時采樣值進行精確移相與幅值衰減，實現單相交流量CLARK變換，得到電流信號的矢量值，根據矢量值計算出電流有效值和相位，實現IGBT快速過電流邏輯。