一种带有加强igbt短路保护功能的逆变电路及空调系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及变频空调控制技术领域，尤其涉及一种带有加强IGBT短路保护功能的逆变电路及包括该带有加强IGBT短路保护功能的逆变电路的空调系统。
【背景技术】
[0002]在传统能源枯竭及环境污染日益严峻的情况下，人们对节能减排的意识越来越强烈，而对于空调器，进入变频时代无非是更好的迎合“绿色的”概念。其压缩机驱动电源系统通过市电整流成直流电，再通过逆变转换成可调的交流电，去改变空调压缩机的做功，达到变频运行，以适应不同的负载需求，改变了以前定频重复开关压缩机的启动模式，减少了对压缩机启动时的尖峰冲击。这种交-直-交的变频模式，现已应用在大多数空调器产品上。对其机组的过流保护也有几种保护互为备用。但对于变频主拓扑所需IGBT或IPM等功率模块的短路保护，却没有安全可靠的备用措施，其仅有IGBT驱动控制器或IPM上自带的短路保护，一旦驱动控制器或IPM短路保护失效或保护时间延时错误时，功率模块会炸毁，不仅造成了维修成本的增加，也会威胁到人的安全。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的一个目的在于提出一种带有加强IGBT短路保护功能的逆变电路，能够保障关键功率器件IGBT的可靠性，实现其短路保护的备用，减少驱动控制器保护失效而导致功率模块炸毁，提升功率模块的安全性，降低短路故障维修机率。
[0004]本实用新型的另一个目的在于提出一种空调系统，该空调系统包括如上所述的带有加强IGBT短路保护功能的逆变电路。
[0005]为达此目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0006]—种带有加强IGBT短路保护功能的逆变电路，包括直流电源及逆变电路，所述逆变电路的直流母线上串联设置有备用保护IGBT模块，所述备用保护IGBT模块的栅极与备用保护IGBT驱动控制模块连接，当IGBT发生短路时，所述备用保护IGBT驱动控制模块控制备用保护IGBT模块断开。
[0007]作为一种带有加强IGBT短路保护功能的逆变电路的优选方案，与所述直流母线连接的直流电源为至少一个光伏电池板和/或整流电路。。
[0008]作为一种带有加强IGBT短路保护功能的逆变电路的优选方案，所述整流电路为单相整流电路或三相整流电路。
[0009]作为一种带有加强IGBT短路保护功能的逆变电路的优选方案，与所述整流电路连接的电源为单相市电或三相市电。
[0010]作为一种带有加强IGBT短路保护功能的逆变电路的优选方案，所述整流电路包括若干个IGBT单元及IGBT驱动控制模块，IGBT驱动控制模块与IGBT单元的栅极连接，若干个IGBT单元包括一个上桥IGBT和一个下桥IGBT。
[0011]作为一种带有加强IGBT短路保护功能的逆变电路的优选方案，还包括与所述逆变电路连接的变频负载，所述变频负载为压缩机或风机。
[0012]作为一种带有加强IGBT短路保护功能的逆变电路的优选方案，所述逆变电路包括若干个IGBT单元及IGBT驱动控制模块，IGBT驱动控制模块与IGBT单元的栅极连接，若干个IGBT单元包括一个上桥IGBT和一个下桥IGBT。
[0013]—种空调系统，包括如以上任一项所述的带有加强IGBT短路保护功能的逆变电路。
[0014]本实用新型的有益效果为:本申请带有加强IGBT短路保护功能的逆变电路包括直流电源及逆变电路，逆变电路的直流母线上串联设置有备用保护IGBT模块，备用保护IGBT模块的栅极与备用保护IGBT驱动控制模块连接，当IGBT发生短路时，备用保护IGBT驱动控制模块控制备用保护IGBT模块断开。本申请通过增设备用保护IGBT模块及其驱动，保障了关键功率器件IGBT的可靠性，实现了其短路保护的备用，同时，减少了驱动控制器保护失效而导致功率模块炸毁，提升了功率模块的安全性，降低了短路故障维修机率。
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型实施例一提供的带有加强IGBT短路保护功能的逆变电路的电路图；
[0016]图2是本实用新型实施例二提供的带有加强IGBT短路保护功能的逆变电路的电路图；
[0017]图3是本实用新型实施例三提供的带有加强IGBT短路保护功能的逆变电路的电路图；
[0018]图4是本实用新型实施例四提供的带有加强IGBT短路保护功能的逆变电路的电路图；
[0019]图5是本实用新型实施例五提供的带有加强IGBT短路保护功能的逆变电路的电路图。
[0020]图中:
[0021]1:逆变电路；2:备用保护IGBT模块；3:光伏电池板；4:整流电路；5:变频负载。
【具体实施方式】
[0022]为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0023]实施例一
[0024]虽然，现有的空调逆变电路上具有短路保护的功能，但是由于短路保护的特殊性，其电流保护值远超过实际元器件的额定范围，不能通过电流传感器采样作以保护，又由于IGBT的短路保护是通过其开通时VCE(sat)的值做间接保护的，其有一个退饱和关断时间，如果短路保护VCE (sat)的值设置不当或时间调整不当，就会发生大电流关断的情况，从而很有可能超过短路安全工作区(SCSOA)所限定的边缘最大值而损坏。针对上述问题，在本实施方式中通过在直流母线上串联一备用保护IGBT模块及备用保护IGBT驱动控制模块，以提高空调短路保护的可靠性和安全性。
[0025]图1是实施例一提供的带有加强IGBT短路保护功能的逆变电路的电路图。本实施例提出一种可应用于空调系统中的带有加强IGBT短路保护功能的逆变电路，该逆变电路包括直流电源、逆变电路I和变频负载5，逆变电路I的直流母线上串联设置有备用保护IGBT模块2，备用保护IGBT模块2的栅极与备用保护IGBT驱动控制模块连接，当IGBT发生短路时，备用保护IGBT驱动控制模块控制备用保护IGBT模块2断开。本实施例的变频负载5优选为压缩机。
[0026]在本实施例中，与直流母线连接的直流电源为三相整流电路，该三相整流电路的整流电路4包括6个IGBT单元及IGBT驱动控制模块，IGBT驱动控制模块与IGBT单元的栅极连接，6个IGBT单元包括一个上桥IGBT和一个下桥IGBT。同理，逆变回路包括6个IGBT单元及IGBT驱动控制模块，IGBT驱动控制模块与IGBT单元的栅极连接，6个IGBT单元包括一个上桥IGBT和一个下桥IGBT。
[0027]作为优选方案，该备用保护IGBT模块2优选为一个IGBT器件，备用保护IGBT模块2的集电极与直流电源连接，发射极与逆变电路连接，栅极与备用保护IGBT驱动控制模块连接。其中，备用保护IGBT模块2在空调器正常工作时不动作，做常闭触点；在空调器发生短路时，如自身逆变电路I的IGBT驱动控制模块未可靠保护，其做备用短路保护使用。
[0028]上述备用保护IGBT模块2在选取中应该满足以下条件，该备用保护IGBT模块2应该比直流环节的主拓扑功率模块大一功率等级，设置相对于主拓扑驱动控制器自身短路保护值同一等级或稍高的短路保护值，而其值应设置在此备用保护IGBT模块2的额定范围内，加以短延时或不延时，以满足对变频主拓扑的IGBT的备用短路保护。
[0029]以图1的逆变电路I为例进行说明，其工作过程具体如下:
[0030]当在空调器正常工作时，三相市电通过整流电路4转换为直流电，再通过逆变电路I转换为频率可调的三相交流电。备用保护IGBT模块2通过搭载的备用保护IGBT驱动控制模块使其长闭，不影响正常变频功能。
[0031]当电路发生过流时，由于逆变电路I的6个IGBT单元(或IPM)的额定电流值本身就大于空调