一种具有保护功能的IGBT驱动电路装置以及驱动方法与流程

本发明涉及igbt，尤其涉及一种具有保护功能的igbt驱动电路装置以及驱动方法。

背景技术：

1、现有的igbt驱动电路，通常由集成驱动器件或大量的阻容器件及二极管三极管组成，通过监测igbt在短路条件下的vce电压异常升高，触发保护电平反转，再通过mcu或硬件电路关断igbt的驱动，来实现igbt在短路情况下的保护。但由于使用了大量的分离器件，使得成本较高，且可靠性较低。为确保驱动电路的时序正确，现在方案中一般将mcu发出的驱动时序电路送至fpga或这cpld进行信号级的硬件监测，防止驱动信号的时序紊乱。

2、在实际应用中，igbt的驱动方面仍存在许多问题：

3、1、目前光伏逆变器对于igbt效率要求越来越高，igbt的抗短路时间变短，而驱动电路中将igbt故障信号返回至少需要几微秒时间，通过监测vce电压进行保护的方法不再普遍适用。

4、2、现有igbt应用中控制板和功率板一般做分板处理，之间通排线连接，在端子转接以及线缆传输过程易造成信号接触不良或缺失情况导致igbt损坏。

5、3、igbt驱动电路中相关器件在生产焊接、转运、测试老化或者正常运行过程中有出现不良现象，驱动电路无法及时动作保护igbt，导致igbt损坏。

技术实现思路

1、本发明旨在解决上述技术问题中的至少一个，为了解决上述技术问题，本发明第一方面公开了一种具有保护功能的igbt驱动电路装置，其特征在于，所述装置包括：

2、控制单元，用于向驱动单元发送igbt的控制驱动信号；

3、驱动单元，用于在接收到所述控制驱动信号之后，向功率单元发送直接驱动信号；

4、功率单元，用于在接收到所述直接驱动信号之后，驱动其中的igbt工作；

5、驱动保护单元，用于对所述驱动单元的信号进行监测，当监测到所述驱动单元的信号出现异常时，向所述驱动单元发送关断信号并将关断信号上传至控制单元，以关断所述功率单元中的igbt。

6、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述驱动单元包括逻辑模块和驱动光耦；

7、所述逻辑模块用于在接收到所述控制驱动信号之后，向所述驱动光耦发送中间驱动信号；

8、所述驱动光耦用于在接收到所述中间驱动信号之后，向功率单元发送直接驱动信号。

9、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述驱动保护单元用于对所述中间驱动信号进行监测，当监测到所述中间驱动信号出现异常时，直接向所述逻辑模块和所述控制单元发送关断信号。

10、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述驱动保护单元用于对所述直接驱动信号进行监测，当监测到所述直接驱动信号出现异常时，通过快速光耦向所述逻辑模块和所述控制单元发送关断信号。

11、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述驱动保护单元用于对所述直接驱动信号进行监测，当监测到所述直接驱动信号出现异常时，通过快速光耦向所述逻辑模块、所述控制单元和所述驱动光耦发送关断信号。

12、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述功率单元由igbt开关管t1～t4、二极管d1～d6、正母线电容c1、负母线电容c2、输出电感l1组成，其中，d1～d4为t1～t4开关管igbt的反并联二极管，d5、d6为钳位二极管。

13、本发明第二方面公开了一种具有保护功能的igbt驱动方法，所述方法包括：

14、控制单元向驱动单元发送igbt的控制驱动信号；

15、驱动单元在接收到所述控制驱动信号之后，向功率单元发送直接驱动信号；

16、功率单元在接收到所述直接驱动信号之后，驱动其中的igbt工作；

17、驱动保护单元对所述驱动单元的信号进行监测，当监测到所述驱动单元的信号出现异常时，向所述驱动单元发送关断信号并将关断信号上传至控制单元，以关断所述功率单元中的igbt。

18、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述驱动单元包括逻辑模块和驱动光耦；

19、所述驱动单元在接收到所述控制驱动信号之后，向功率单元发送直接驱动信号，包括：

20、所述逻辑模块在接收到所述控制驱动信号之后，向所述驱动光耦发送中间驱动信号；

21、所述驱动光耦在接收到所述中间驱动信号之后，向功率单元发送直接驱动信号。

22、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述驱动保护单元对所述驱动单元的信号进行监测，当监测到所述驱动单元的信号出现异常时，向所述驱动单元发送关断信号并将关断信号上传至控制单元，以关断所述功率单元中的igbt，包括：

23、所述驱动保护单元对所述中间驱动信号进行监测，当监测到所述中间驱动信号出现异常时，直接向所述逻辑模块和所述控制单元发送关断信号。

24、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述驱动保护单元对所述驱动单元的信号进行监测，当监测到所述驱动单元的信号出现异常时，向所述驱动单元发送关断信号并将关断信号上传至控制单元，以关断所述功率单元中的igbt，包括：

25、所述驱动保护单元用于对所述直接驱动信号进行监测，当监测到所述直接驱动信号出现异常时，通过快速光耦向所述逻辑模块和所述控制单元发送关断信号。

26、与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：

27、本发明实施例中，控制单元向驱动单元发送igbt的控制驱动信号；驱动单元在接收到所述控制驱动信号之后，向功率单元发送直接驱动信号；功率单元在接收到所述直接驱动信号之后，驱动其中的igbt工作；驱动保护单元对所述驱动单元的信号进行监测，当监测到所述驱动单元的信号出现异常时，向所述驱动单元发送关断信号并将关断信号上传至控制单元，以关断所述功率单元中的igbt，从而能够在igbt的驱动信号出现异常时，快速有效地关断igbt，起到对igbt的保护作用。

技术特征：

1.一种具有保护功能的igbt驱动电路装置，其特征在于，所述装置包括：

2.根据权利要求1所述的igbt驱动电路装置，其特征在于，所述驱动单元包括逻辑模块和驱动光耦；

3.根据权利要求2所述的igbt驱动电路装置，其特征在于，所述驱动保护单元用于对所述中间驱动信号进行监测，当监测到所述中间驱动信号出现异常时，直接向所述逻辑模块和所述控制单元发送关断信号。

4.根据权利要求2所述的igbt驱动电路装置，其特征在于，所述驱动保护单元用于对所述直接驱动信号进行监测，当监测到所述直接驱动信号出现异常时，通过快速光耦向所述逻辑模块和所述控制单元发送关断信号。

5.根据权利要求2所述的igbt驱动电路装置，其特征在于，所述驱动保护单元用于对所述直接驱动信号进行监测，当监测到所述直接驱动信号出现异常时，通过快速光耦向所述逻辑模块、所述控制单元和所述驱动光耦发送关断信号。

6.根据权利要求1-5任一项所述的igbt驱动电路装置，其特征在于，所述功率单元由igbt开关管t1～t4、二极管d1～d6、正母线电容c1、负母线电容c2、输出电感l1组成，其中，d1～d4为t1～t4开关管igbt的反并联二极管，d5、d6为钳位二极管。

7.一种具有保护功能的igbt驱动方法，其特征在于，所述方法包括：

8.根据权利要求7所述的igbt驱动方法，其特征在于，所述驱动单元包括逻辑模块和驱动光耦；

9.根据权利要求8所述的igbt驱动方法，其特征在于，所述驱动保护单元对所述驱动单元的信号进行监测，当监测到所述驱动单元的信号出现异常时，向所述驱动单元发送关断信号并将关断信号上传至控制单元，以关断所述功率单元中的igbt，包括：

10.根据权利要求8所述的igbt驱动方法，其特征在于，所述驱动保护单元对所述驱动单元的信号进行监测，当监测到所述驱动单元的信号出现异常时，向所述驱动单元发送关断信号并将关断信号上传至控制单元，以关断所述功率单元中的igbt，包括：

技术总结
本发明公开了一种具有保护功能的IGBT驱动电路装置以及驱动方法，控制单元向驱动单元发送IGBT的控制驱动信号；驱动单元在接收到所述控制驱动信号之后，向功率单元发送直接驱动信号；功率单元在接收到所述直接驱动信号之后，驱动其中的IGBT工作；驱动保护单元对所述驱动单元的信号进行监测，当监测到所述驱动单元的信号出现异常时，向所述驱动单元发送关断信号并将关断信号上传至控制单元，以关断所述功率单元中的IGBT，从而能够在IGBT的驱动信号出现异常时，快速有效地关断IGBT，起到对IGBT的保护作用。

技术研发人员：苑红,朱强
受保护的技术使用者：上能电气股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5