[發(fā)明專利]一種基于數(shù)字濾波的IGBT綜合過電流保護方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710760206.8
• 申請日: 2017-08-30
• 公開（公告）號: CN107515329B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人: 國電南瑞科技股份有限公司;國電南瑞南京控制系統(tǒng)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(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張弛

本發(fā)明公開了一種基于數(shù)字濾波的IGBT綜合過電流保護方法。根據(jù)過電流水平，把過電流分為短路過電流保護和系統(tǒng)過電流保護兩級，主控單元完成系統(tǒng)過電流保護判別，驅(qū)動單元實現(xiàn)短路過電流保護判別及IGBT關(guān)斷邏輯，二者聯(lián)合完成IGBT的快速過電流保護功能，相較于目前普遍采用的采樣值瞬時過電流保護方法，此實現(xiàn)方法動作速度快，延時離散性小，驅(qū)動單元內(nèi)不需要設(shè)置電流采集回路，及過電流判斷器件，既減少了驅(qū)動單元體積，又節(jié)約了成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本專利涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種過電流保護技術(shù)。

背景技術(shù)

當前大功率電力電子設(shè)備應(yīng)用越來越多，如變流器、靜止無功發(fā)生器(SVG)、有源濾波器(APF)等，這些設(shè)備中，主電路的核心電力電子器件都是全關(guān)斷器件IGBT。

為保證電力電子設(shè)備運行過程中IGBT器件的安全，必須配置IGBT過電流保護。針對IGBT器件的特點，其過電流保護包括短路過電流保護和系統(tǒng)過電流保護，系統(tǒng)過電流是指電流大于IGBT最大峰值電流，但是小于短路閥值電流，而短路過電流即指電流大于IGBT的短路閥值電流。一般情況下IGBT最大峰值電流為正常運行電流的1.2～2倍，而短路閥值電流則為正常運行電流的4～5倍。電流越大，對IGBT造成的危害越大，IGBT工作電流在最大峰值電流時可安全運行2ms，而IGBT短路時，則必須在10μs左右時間內(nèi)關(guān)斷。

傳統(tǒng)的瞬時采樣值過電流保護，直接將采樣所得電流瞬時值與IGBT能承受的最大峰值電流進行比較，以此來作為保護動作的判別條件，此方法雖然易于實現(xiàn)，但是保護動作延時離散性大，難于滿足IGBT快速過電流保護的需求。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：提供一種基于數(shù)字濾波的IGBT綜合過電流保護方法，解決現(xiàn)有過電流保護中保護動作延時離散性大的問題。

本發(fā)明同時提供了解決上述技術(shù)問題的一種基于數(shù)字濾波的IGBT綜合過電流保護系統(tǒng)。

技術(shù)方案：為了達到上述目的，本發(fā)明基于數(shù)字濾波的IGBT綜合過電流保護方法可采用以下技術(shù)方案

一種基于數(shù)字濾波的IGBT綜合過電流保護方法，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(nèi)將電流有效值與預(yù)設(shè)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(tǒng)過流保護發(fā)出指令給驅(qū)動單元來關(guān)斷IGBT；當IGBT電流大于短路閥值電流時，通過IGBT驅(qū)動單元直接判斷，并關(guān)斷IGBT；判斷原則為，IGBT驅(qū)動單元實時采集驅(qū)動電壓，當驅(qū)動電壓大于電壓限值時，則關(guān)斷IGBT。

而對應(yīng)上述過電流保護方法的技術(shù)方案，本發(fā)明同時提供一種基于數(shù)字濾波的IGBT綜合過電流保護系統(tǒng)的技術(shù)方案：

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(nèi)將電流有效值與預(yù)設(shè)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(tǒng)過流保護發(fā)出指令給驅(qū)動單元來關(guān)斷IGBT；

驅(qū)動單元，用以實時采集驅(qū)動電壓，當驅(qū)動電壓大于電壓限值時，則關(guān)斷IGBT。

采用上述技術(shù)手段，本發(fā)明的優(yōu)點是：

(1)主控單元實時采集交流信號，實時計算有效值，保護動作快速，動作延時離散性小，且該計算方法易于實現(xiàn)。

(2)IGBT驅(qū)動單元實現(xiàn)短路過電流保護判別，主控單元實現(xiàn)系統(tǒng)過電流保護判別，二者過流保護電流定值采用高低梯級配置，聯(lián)合實現(xiàn)快速過電流保護。

(3)在主控單元實現(xiàn)的基于數(shù)字濾波的系統(tǒng)過電流保護，占用主控單元資源極少，但IGBT驅(qū)動單元節(jié)約了電流采集回路、過電流判斷等硬件器件，降低了驅(qū)動單元硬件成本。

附圖說明