[發明專利]一種中高壓IGBT通用智能驅動板

在審

• 申請號: 201710896851.2
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107508469A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 闞京波;劉洪萍;閆巖;朱琳;付堯;于昊田
• 申請（專利權）人: 中車大連機車研究所有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M1/32
• 代理公司: 大連至誠專利代理事務所(特殊普通合伙)21242
• 代理人: 涂文詩,董彬

技術領域

本發明涉及交流驅動技術領域，尤其涉及一種中高壓IGBT通用智能驅動板。

背景技術

牽引變流系統作為機車的核心部件承載主功率的傳輸，由于機車應用現場復雜，變流器功率模塊或者部件有較高的故障幾率。在大功率變流器的檢修和維護升級時常常遭遇供應鏈問題，在需要備件的時候買不到或是成本非常高。另一方面，由于機車車型多樣、變流器供應商繁雜，目前的變流器檢修方案不具有通用性，每一種變流器功率模塊的檢修僅成為個案，每一次都需要進行重新設計與開發，大大加長了檢修周期，增加了檢修成本。

隨著機車使用年限的增加，IGBT模塊和驅動板更換帶來的挑戰成為機車維護和運用的最主要問題，直接影響到維護成本和運行機車的使用性。

具體表現如下：

針對不同電壓等級與不同型號的IGBT，一是電壓等級不同導致驅動板的電氣特性要求不同，需要重新設計驅動板硬件電路；二是IGBT器件參數與開關特性不同需要不同的驅動參數配置；因此單一的驅動板很難做到兼容，導致每一個案例都要重新進行驅動板硬件與軟件開發，開發周期較長和成本較高。

發明內容

本發明提供一種中高壓IGBT通用智能型驅動板，以克服上述技術問題。

智能核心板、至少一個通用適配板和通用直流電源；

所述智能核心板分別與所述通用適配板、所述通用直流電源連接；

所述通用適配板包括：V_ce電壓檢測電路和有源鉗位電路，所述V_ce電壓檢測電路用于根據檢測到的IGBT的V_ce電壓對所述IGBT進行退飽和分級短路保護，所述有源鉗位電路用于抑制IGBT集電極電壓尖峰，利用瞬態二極管進行過電壓保護，并將有源鉗位狀態送給智能核心板；

所述V_ce電壓檢測電路一端與所述IGBT的集電極連接，另一端與智能核心板的電壓比較電路連接，所述有源鉗位電路一端與所述IGBT的集電極連接，另一端與所述IGBT的門極連接；

所述V_ce電壓檢測電路和所述有源鉗位電路的耐高壓部分均采用多組瞬態二極管串聯；所述多組瞬態二極管的連接路線為直線或者折線或者由所述直線和所述折線共同組成的三角形。

進一步地，所述通用直流電源的輸入端為直流電壓或者交流電壓，輸出端為穩壓直流，所述通用直流電源，包括：

耐高壓高頻隔離變壓器電路和輸出電壓控制電路；

所述耐高壓高頻隔離變壓器電路一端與直流/交流電源連接，另一端與所述輸出電壓口控制電路連接，所述輸出電壓控制電路的另一端與所述智能核心板連接。

進一步地，所述耐高壓高頻隔離變壓器電路包括：

H橋方波調制單元和隔離變壓器；

所述H橋方波調制單元與所述隔離變壓的原邊連接，用于使所述隔離變壓器原、副邊產生高頻方波以減小變壓器的體積，所述隔離變壓器用于隔離電源輸入、輸出間的高壓。

進一步地，所述輸出電壓控制電路包括：

二極管不控整流橋和穩壓電路；

所述二極管不控整流橋用于將所述隔離變壓器副邊的交流方波電壓整流為直流電壓，所述穩壓電路將該直流電壓通過升/降壓電路閉環調整為目標直流電壓值。

進一步地，所述智能核心板包括：光纖端口、FPGA邏輯芯片、輸出放大電路、可編程門極電阻陣列、輸入輸出接口以及所述FPGA芯片的外圍電路；

所述FPGA芯片分別與所述輸出放大電路、所述可編程門極電阻陣列、所述輸入輸出接口以及所述外圍電路連接，所述輸出放大電路的另一端與門極電阻陣列的輸入端連接，所述可編程門極電阻陣列的另一端與IGBT的門極連接，所述輸入輸出接口的另一端與光纖收發器連接。

進一步地，所述外圍電路包括：

電源電路、檢測信號輸入電路、故障輸出電路、報警指示LED電路以及時鐘電路。

本發明中高壓IGBT通用智能型驅動板的通用性與智能性表現在當驅動不同電壓和電流等級的IGBT時，不需要重新設計通用適配板的電路。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明高壓IGBT通用智能驅動板結構示意圖；