[發(fā)明專利]一種IGBT兩級(jí)軟關(guān)斷短路保護(hù)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110671794.4
• 申請(qǐng)日: 2021-06-17
• 公開（公告）號(hào): CN113659968B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡四全;周輝;馬俊杰;胡劍生;方玉鑫;歐宏;畢闖;陳同浩;田世克;雍進(jìn)玲;夏洪亮;趙起超;張銳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 許繼集團(tuán)有限公司;許繼電氣股份有限公司;電子科技大學(xué)長三角研究院（湖州）
• 主分類號(hào): H03K17/082
• 分類號(hào): H03K17/082;H03K17/567
• 代理公司: 北京中創(chuàng)云知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11837
• 代理人: 徐輝

1.一種IGBT兩級(jí)軟關(guān)斷短路保護(hù)裝置，其特征在于，包括：基于Vce退飽和檢測(cè)的第一短路檢測(cè)模塊、基于柵極電流檢測(cè)的第二短路檢測(cè)模塊、第一軟關(guān)斷模塊、第二軟關(guān)斷模塊和柵極驅(qū)動(dòng)電阻；

所述第一短路檢測(cè)模塊分別與IGBT驅(qū)動(dòng)電路和IGBT的集電極連接，所述第二短路檢測(cè)模塊與所述第二軟關(guān)斷模塊串聯(lián)后再并聯(lián)于所述IGBT驅(qū)動(dòng)電路和所述IGBT的柵極之間，所述第一軟關(guān)斷模塊分別與所述IGBT的柵極和所述第一短路檢測(cè)模塊連接，所述IGBT的柵極通過所述柵極驅(qū)動(dòng)電阻與所述IGBT驅(qū)動(dòng)電路連接；

所述第一軟關(guān)斷模塊和所述第二軟關(guān)斷模塊分別通過FPGA與所述IGBT驅(qū)動(dòng)電路連接；

所述第一短路檢測(cè)模塊檢測(cè)所述IGBT的Vce電壓，在所述Vce電壓異常時(shí)向所述第一軟關(guān)斷模塊發(fā)出第一故障信號(hào)；

所述第二短路檢測(cè)模塊檢測(cè)所述柵極電流，在所述柵極電流異常時(shí)向所述第二軟關(guān)斷模塊發(fā)出第二故障信號(hào)；

所述第一軟關(guān)斷模塊和所述第二軟關(guān)斷模塊依次通過所述IGBT驅(qū)動(dòng)電路關(guān)斷所述IGBT，以減緩所述IGBT的關(guān)斷速度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IGBT兩級(jí)軟關(guān)斷短路保護(hù)裝置，其特征在于，

所述第一短路檢測(cè)模塊包括：第三電壓比較器、第一二極管、FPGA控制器、第二電容、第五電阻和第六電阻；

所述第五電阻一端與所述IGBT的柵極連接，其另一端與所述第一二極管的正極連接；

所述第六電阻一端與所述第一二極管的正極連接，其另一端與所述IGBT驅(qū)動(dòng)電路連接；

所述第一二極管的負(fù)極與所述IGBT的集電極連接；

所述第二電容與所述第六電阻并聯(lián)連接；

所述第三電壓比較器的正極輸入端與所述第一二極管的正極連接，其負(fù)極輸入端與第二預(yù)設(shè)參考電壓源連接，其輸出端通過所述FPGA控制器與所述IGBT驅(qū)動(dòng)電路連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IGBT兩級(jí)軟關(guān)斷短路保護(hù)裝置，其特征在于，

所述第二短路檢測(cè)模塊包括：差分比例運(yùn)算單元、積分運(yùn)算單元、第一電壓比較器、第二電壓比較器和邏輯與門單元；

所述差分比例運(yùn)算單元的正極輸入端和負(fù)極輸入端分別與所述柵極驅(qū)動(dòng)電阻的兩端連接，其輸出端與所述積分運(yùn)算單元的正極輸入端連接；

所述積分運(yùn)算單元的負(fù)極輸入端接地，其輸出端與所述第二電壓比較器的正極輸入端連接；

所述第一電壓比較器的正極輸入端與所述IGBT的柵極連接，其負(fù)極輸入端與第一預(yù)設(shè)參考電壓源連接，其輸出端與所述邏輯與門單元的第一輸入端連接；

所述第二電壓比較器的負(fù)極輸入端與第二預(yù)設(shè)參考電壓源連接，其輸出端與所述邏輯與門單元的第二輸入端連接；

所述邏輯與門單元的輸出端與所述FPGA連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的IGBT兩級(jí)軟關(guān)斷短路保護(hù)裝置，其特征在于，

所述差分比例運(yùn)算單元包括：第一放大器、第一電阻、第二電阻、第一反饋電阻和第二反饋電阻；

所述第一放大器的正極輸入端通過所述第一電阻與所述柵極驅(qū)動(dòng)電阻的一端連接，還通過所述第一反饋電阻接地；

所述第一放大器的負(fù)極輸入端通過所述第二電阻與所述柵極驅(qū)動(dòng)電阻的另一端連接，其還通過所述第二反饋電阻與所述第一放大器的輸出端連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的IGBT兩級(jí)軟關(guān)斷短路保護(hù)裝置，其特征在于，

所述積分運(yùn)算單元包括：第二放大器、第三電阻、第四電阻和第一電容；

所述第二放大器的正極輸入端通過所述第四電阻接地，其負(fù)極輸入端通過所述第三電阻與所述差分比例運(yùn)算單元的輸出端連接；

所述第一電容的兩端分別與所述第二放大器的負(fù)極輸入端和輸出端連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IGBT兩級(jí)軟關(guān)斷短路保護(hù)裝置，其特征在于，

所述第一軟關(guān)斷模塊包括：第一開關(guān)管、第一柵極關(guān)斷保護(hù)電阻、第三電容和第八電阻；

所述第一開關(guān)管的漏極通過所述第一柵極關(guān)斷保護(hù)電阻與所述IGBT的柵極連接，其基極通過所述第八電阻與所述FPGA連接，其源極接地；

所述第三電容一端與所述第一開關(guān)管的基極連接，其另一端接地。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IGBT兩級(jí)軟關(guān)斷短路保護(hù)裝置，其特征在于，

所述第二軟關(guān)斷模塊包括：第二開關(guān)管、第二柵極關(guān)斷保護(hù)電阻和第七電阻；

所述第二開關(guān)管的漏極通過所述第二柵極關(guān)斷保護(hù)電阻與所述IGBT的柵極連接，其源極接地，其基極通過所述第七電阻與所述第二短路檢測(cè)模塊的輸出端連接。