[發明專利]一種IGBT短路保護電路及其實現方法

有效

• 申請號: 201811567729.1
• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN109687396B
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 張弦;梅建華;曹欣
• 申請（專利權）人: 南京科遠驅動技術有限公司
• 主分類號: H02H7/12
• 分類號: H02H7/12;H02M5/458
• 代理公司: 32238 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙)
• 代理人: 陳揚<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明公開了一種IGBT短路保護電路，該保護電路設于主回路整流濾波單元、主回路泄放逆變單元和微處理器模塊之間，所述保護電路包括硬件保護單元和三態緩沖器信號處理單元；所述硬件保護單元耦接主回路整流濾波單元、微處理器模塊、三態緩沖器信號處理單元、主回路泄放逆變單元；所述三態緩沖器信號處理單元耦接微處理器模塊、硬件保護單元、主回路泄放逆變單元。本發明采用的一種IGBT短路保護電路及其實現方法成本低廉、電路設計及調試簡單、抗干擾能力強，可以同時實現伺服驅動器橋臂直通短路、輸出相間短路、輸出對地短路保護功能，且在伺服驅動器設備之外的電路設計中，都可以靈活運用，實現其保護效果。

技術領域

本發明涉及一種IGBT短路保護電路，具體涉及一種用于伺服驅動器橋臂直通短路、輸出相間短路、輸出對地短路時，對伺服驅動器IGBT的保護電路及其實現方式。

背景技術

伺服系統是使物體的位置、方位、狀態等輸出，能夠跟隨輸入量的變化而變化的自動控制系統。伺服系統主要包括永磁同步電機和伺服驅動器兩部分。伺服系統目前已廣泛用于人民生產過程，大大的提高了勞動生產效率，創造了不可估量的經濟效益。

但是伺服系統在惡劣的工況及復雜的電磁環境下，伺服系統中的伺服驅動器容易發生IGBT橋臂直通短路、輸出相間短路、輸出對地短路的故障，如果伺服驅動器沒有及時保護并停止工作，將產生伺服驅動器部件損壞、電擊等風險，可能造成嚴重的人民財產和生命損失。

目前常用的一項技術是通過檢測每個IGBT在各自開通時的導通壓降V_CE(sat)，從而判斷是否發生短路故障。盡管該項技術能夠同時實現伺服驅動器橋臂直通短路、輸出相間短路、輸出對地短路時對IGBT的短路保護功能，并且已經從分立元器件組合電路方案發展為驅動芯片集成電路方案，但是此技術最大的缺點在于：1、成本高；2、電路設計復雜且調試困難；3、容易受溫度、強電磁干擾、IGBT開關特性等因素影響誤觸發保護功能。

另一項技術是通過檢流電阻采集伺服驅動器直流母線負極的電流信號，經濾波、放大、比較、隔離等電路判斷是否發生短路故障。相比上述技術，該項技術成本有所降低、電路有所簡化，但缺少輸出對地短路保護功能。雖然一般可以通過附加霍爾傳感器采集伺服驅動器直流母線正極電流信號，從而補充輸出對地短路保護功能，但是又帶來成本、設計復雜度上升的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種低成本、簡單、可靠的伺服驅動器IGBT短路保護電路及其實現方法，通過檢流電阻分別采集伺服驅動器直流母線正極和直流母線負極的電流信號，經濾波、隔離電路判斷是否發生短路故障，同時實現伺服驅動器橋臂直通短路、輸出相間短路、輸出對地短路時對IGBT的短路保護功能。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種IGBT短路保護電路，所述保護電路設于主回路整流濾波單元、主回路泄放逆變單元和微處理器模塊之間，其特征在于：

所述保護電路包括硬件保護單元和三態緩沖器信號處理單元；所述硬件保護單元耦接主回路整流濾波單元、微處理器模塊、三態緩沖器信號處理單元、主回路泄放逆變單元；所述三態緩沖器信號處理單元耦接微處理器模塊、硬件保護單元、主回路泄放逆變單元；

硬件保護單元的輸入端通過直流母線正極、直流母線負極與主回路整流濾波單元、主回路泄放逆變單元相連，輸出端與三態緩沖器信號處理單元、微處理器模塊相連；

三態緩沖器信號處理單元的輸入端與微處理器模塊相連，輸出端與主回路泄放逆變單元相連；