[發明專利]一種基于半導體模塊驅動的電流保護裝置

在審

• 申請號: 201811357455.3
• 申請日: 2018-11-15
• 公開（公告）號: CN109361383A
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發明（設計）人: 鄧占鋒;趙國亮;李衛國;項鵬飛;卜憲德;郝瑞祥;陳龍;董振邦;周哲;徐云飛
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯網研究院有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: H03K17/0812
• 分類號: H03K17/0812
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 馬永芬

本發明實施例提供了一種基于半導體模塊驅動的電流保護裝置，該電流保護裝置包括：磁感應線圈、信號調理電路、邏輯電路和半導體模塊驅動電路；磁感應線圈感應半導體功率半橋模塊的電流變化率信號，并輸出感應電壓信號至信號調理電路；信號調理電路判斷半導體功率半橋模塊是否存在故障，當存在故障時，輸出故障信號至邏輯電路；邏輯電路對故障信號進行數字濾波，當故障信號的持續時間大于預設時間閾值時，輸出關斷信號至半導體模塊驅動電路；半導體模塊驅動電路驅動半導體功率半橋模塊的開關管關斷。本發明實施例提供的電流保護裝置能夠避免在極端溫度環境下造成誤保護或保護失效，且不會增加故障檢測延遲。

技術領域

本發明涉及電流保護領域，具體涉及一種基于半導體模塊驅動的電流保護裝置。

背景技術

電流保護技術是半導體模塊驅動中重要的組成部分，對于電力電子設備的安全可靠運行具有重要的意義。驅動級別的電流保護技術主要有短路保護和di/dt保護。短路保護主要是在短路情況下開關管電流劇增時對于開關管的快速保護，關斷開關管以保證開關管不被熱擊穿以及保護主電路的其他部分不受大電流的影響，di/dt保護主要是在電流變化率較大時對開關管關斷，預防電流過大，對開關管造成損傷。無論是短路保護還是di/dt保護都需要檢測電路能夠快速檢測到故障，得到故障信號之后再通過邏輯處理部分將驅動脈沖封鎖。因此檢測電路非常關鍵，能否檢測到故障狀態的準確性和快速性涉及到保護電路的可靠性，同樣關系到電力電子設備的安全可靠運行。

現有的電流保護主要采用漏源極電壓檢測方案，利用SiC MOSFET(碳化硅金屬氧化物半導體場效應晶體管)恒阻特性(或IGBT模塊的飽和特性)，漏源極電壓和漏源極電流的關系接近線性，通過檢測漏源極電壓即可反映出通過漏源極的電流，當漏源極電流增大時，漏源極電壓也會相應的升高(對于IGBT模塊而已，當電流增大時模塊趨于飽和，電壓趨于飽和壓降)，但是由于開關管的漏源極電壓受溫度的影響較大，所以該方式受溫度的影響較大，在極端溫度環境下會造成誤保護或保護失效。由于開關管開關過程的影響，該方式還必須設置盲區時間去避免在開關管開通時誤保護，但是設置盲區時間就會使得檢測到故障狀態的時間推遲，減弱電流保護方案的快速性，另外這種方式在實際工程應用時由于閾值設定比較低，容易受到干擾。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提出了一種基于半導體模塊驅動的電流保護裝置，用以解決現有的電流保護方案受溫度影響較大、易受干擾且需要設置盲區的問題。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

根據第一方面，本發明實施例提供了一種基于半導體模塊驅動的電流保護裝置，所述電流保護裝置包括：磁感應線圈、信號調理電路、邏輯電路和半導體模塊驅動電路；所述磁感應線圈感應半導體功率半橋模塊的電流變化率信號，并輸出感應電壓信號至所述信號調理電路；所述信號調理電路判斷所述半導體功率半橋模塊是否存在故障，當存在故障時，輸出故障信號至所述邏輯電路；所述邏輯電路對所述故障信號進行數字濾波，當所述故障信號的持續時間大于預設時間閾值時，輸出關斷信號至所述半導體模塊驅動電路；所述半導體模塊驅動電路驅動所述半導體功率半橋模塊的開關管關斷。

結合第一方面，在第一方面第一實施方式中，所述磁感應線圈的數量為兩個，分別設置于所述半導體功率半橋模塊中上管的漏極線路和所述下管的源極線路。

結合第一方面第一實施方式，在第一方面第二實施方式中，各所述磁感應線圈后級均連接有第一信號調理電路、第二信號調理電路、邏輯電路和半導體模塊驅動電路。

結合第一方面第二實施方式，在第一方面第三實施方式中，所述第一信號調理電路包括：積分電路和第一比較器電路；所述積分電路對所述感應電壓信號進行積分，得到積分后的電壓信號，并將所述積分后的電壓信號輸出至所述第一比較器電路；所述第一比較器電路將所述積分后的電壓信號的電壓值與第一預設閾值進行比較，當所述積分后的電壓信號大于所述第一預設閾值時，輸出所述故障信號至所述邏輯電路。