专利名称：Igbt大功率模块控制电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电磁加热器控制电路，特别涉及一种IGBT大功率模块控制电路。
背景技术：
随着大功率模块IGBT (英文全称Insulated Gate Bipolar Transistor,中文名为绝缘栅双极型晶体管)的飞速发展，IGBT模块的输出电流由过去的几十安培增至如今的2000安培，其输出电压由过去的几百伏增至如今的6000V，由此使大功率模块应用的领域 也越来越广，特别是在变频调速和电磁加热器控制电路中的应用尤为重要。电磁加热器由控制电路和电磁感应线圈构成，控制电路又由直流电源电路、驱动电路和IGBT功率模块构成，直流电源电路为IGBT功率模块提供符合设计需求的输入功率，驱动电路用以控制IGBT功率模块运行，而IGBT功率模块向电磁感应线圈提供大功率的高频电能，从而使电磁加热器处于工作状态。现有技术中的电磁加热器控制电路存在如下不足I) IGBT大功率模块在大功率输出时，过高的工作温度易导致该模块损坏。2)当电磁加热器加热的介质温度过高时，没有自动暂停加热的功能。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种IGBT大功率模块控制电路，该电路不仅可以有效控制IGBT大功率输出模块运转时的工作温度，而且还可以在被加热介质温度超限时，对电磁加热器实行断电监控。为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为本实用新型的IGBT大功率模块控制电路，包括直流电源电路、IGBT大功率输出模块及控制IGBT大功率输出模块运行的驱动电路，在所述直流电源电路与驱动电路之间还设有一主控电路，该主控电路由向驱动电路发出脉冲驱动信号的信号源控制电路、调节IGBT大功率输出模块工作温度的功率模块控温电路和IGBT大功率输出模块输出负载工作温度超限断电电路构成。所述信号源控制电路由一个集成定时脉冲发生器和至少一个功率放大器构成，其中，集成定时脉冲发生器的至少一个输入端与所述断电电路相接，集成定时脉冲发生器的输出端接往所述功率放大器的输入端，所述功率放大器的输出端通过与其相对应的A类继电器由驱动信号接口接往所述的驱动电路。所述断电电路由至少一个A类继电器和与其对应的A类温度检测控制开关构成，其中，A类温度检测控制开关的输入端接往IGBT大功率输出模块输出负载，其输出端接往所述的信号源控制电路，所述A类继电器的输入端与信号源控制电路的输出端相连，其输出端通过驱动信号接口接往所述的驱动电路。所述功率模块控温电路由至少一个B类继电器和与其对应的B类温度检测控制开关构成，其中，B类温度检测控制开关输入端接往IGBT大功率输出模块上的测温点，其输出端接往所述B类继电器的输入端，B类继电器的输出端与外设的与其对应的风机相接。在所述主控电路上还设有IGBT大功率输出模块故障报警信号，该信号通过报警信号接口与外接报警器 相接。所述主控电路设置于防爆、防尘和防水的外设引线的全封闭电器盒中。所述A、B类温度检测控制开关均为双金属温度开关。所述集成定时脉冲发生器为1C。所述的功率放大器为1C。与现有技术相比，本实用新型由于在IGBT大功率模块控制电路中增加了主控电路，其一，当IGBT大功率输出模块因输出功率过高而致工作温度过高时，主控电路可对IGBT大功率输出模块采取多级风冷降温，由此解决了当IGBT大功率输出模块因工作温度过高易损坏的问题；其二，当电磁加热器所加热的介质温度超过温度上限值时，该主控电路可以自动控制IGBT大功率输出模块暂停对电磁感应线圈的供电，由此达到了对被加热介质温度自动监控的目的。本实用新型结构简单、性能稳定、可靠性高。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步的详细说明。图I为本实用新型的主控电路原理图。图2为主控电路功能逻辑图。 图3为本实用新型电路方框图。
具体实施方式
如图3所示，本实用新型的IGBT大功率模块控制电路，是由直流电源电路1、IGBT大功率输出模块4、控制IGBT大功率输出模块4运行的驱动电路3和一主控电路2构成，直流电源电路I将市电220V交流电转换为15V直流电，向其它电路供电。所述主控电路2设于直流电源电路I与驱动电路3之间，其由向驱动电路3发出脉冲驱动信号的信号源控制电路21、调节IGBT大功率输出模块4工作温度的功率模块控温电路23和IGBT大功率输出模块4输出负载工作温度超限断电电路22构成。如
图1、2所示，所述信号源控制电路21由一个集成定时脉冲发生器ICl和四个功率放大器IC2、IC3、IC4、IC5构成，集成定时脉冲发生器ICl为1C，每个功率放大器IC2、IC3、IC4、IC5均为相同型号的IC ;所述断电电路22由四个A类继电器Jl、J2、J3、J4和与其一一对应的4类温度检测控制开关歷1、胃1(2、11(3、11(4构成；所述功率模块控温电路23由三个B类继电器J5、J6、J7和与其一一对应的B类温度检测控制开关WK5、WK6、WK7构成，所述A、B类温度检测控制开关WK1、WK2、WK3、WK4、WK5、WK6、WK7均为双金属温度开关。上述电路中，集成定时脉冲发生器ICl的至少一个输入端从断电电路22中的A类温度检测控制开关WK1、WK2、WK3、WK4获得温度控制信号，集成定时脉冲发生器ICl的输出端将其产生的脉冲控制信号经所对应的功率放大器IC2、IC3、IC4、IC5放大，由该功率放大器IC2、IC3、IC4、IC5的输出端通过与其相对应的A类继电器Jl、J2、J3、J4由驱动信号接口 XI. 2、XI. 4接往所述的驱动电路3。[0025]而所述的A类温度检测控制开关WK1、WK2、WK3、WK4的输入端接往IGBT大功率输出模块4输出负载，即电磁加热器所加热介质的测温点，A类温度检测控制开关WKl、WK2、WK3、WK4将所测温度值由其输出端发送至集成定时脉冲发生器IC1，所述A类继电器J1、J2、J3、J4的输入端与信号源控制电路21的输出端，即所述功率放大器IC2、IC3、IC4、IC5的输出端相连，A类继电器J1、J2、J3、J4的输出端通过驱动信号接口 XI. 2、XI. 4接往所述的驱动电路3。而所述的B类温度检测控制开关WK5、WK6、WK7输入端接在IGBT大功率输出模块4上的设置的温度测控点上，其输出端接往B类继电器J5、J6、J7的输入端，B类继电器J5、J6、J7的输出端与外设的与其对应的风机FJ1、FJ2、FJ3相接。在所述主控电路2上还设有IGBT大功率输出模块故障报警信号，该信号通过报警信号接口 XI. 3与外接报警器相接。 所述主控电路2设置于防爆、防尘和防水的外设引线的全封闭电器盒中。本实用新型的工作原理及过程I、将IGBT大功率输出模块4工作温度控制在设定值内本实用新型主控电路2中的功率模块控温电路23，根据IGBT大功率输出模块4的工作温度，对其实行多级风冷措施。IGBT大功率输出模块4,在运行过程中，要散发出大量的热，输出功率越大，散发的热量也越大、模块温度就越高，如果不及时把过多的热量排除，当模块温度达到85°C时，模块就极易被烧坏。本实用新型风冷控制措施实行三级控制，当所述模块温度低于20°C时，自然冷却，当模块温度超过20°C时，启动风机FJl或者FJ2或者FJ3，强制冷却。即当所述模块输出功率小于50KW时，为一级吹风冷却，一级风机FJl工作；当所述模块输出功率在50KW至200KW之间或者模块温度达到40°C至50°C范围时，采用二级吹风冷却，二级风机FJ2工作；当所述模块输出功率大于200KW或者模块温度超过50°C时，启动三级吹风冷却，三级风机FJ3工作。如图2所示，一、二、三级风机FJ1、FJ2、FJ3，在与其对应的B类温度检测控制开关WK5、WK6、WK7的控制下，根据设定输出功率或温度值，实时开启或关闭。例如，当该开关所测得的温度超过20°C时，开关断开，对应的B类继电器J5触点转换，常开触点闭合，启动一级风机FJl冷却；当模块温度回到20°C以下时，风机FJl停止工作改为自然冷却。以此类推，当所述模块温度分别达到预设值时，启动二级风机FJ2或三级风机FJ3工作。2、对电磁加热器加热介质温度的有效监控如图I、3所示，本实用新型主控电路2中的信号源控制电路21和断电电路22，可以对电磁加热介质的温度实施有效监控，当该介质被加热至设定的温度上限时，主控电路2可指令电磁感应线圈5 (可有多个，如电磁感应线圈51、52)暂时断电，从而暂停对该介质的加热；当该介质温度降至设定的温度下限时，主控电路2可指令IGBT大功率输出模块4给电磁感应线圈5供电，从而又恢复对该介质的加热。当集成定时脉冲发生器ICl通过A类温度检测控制开关WKl、WK2、WK3、WK4测得所述介质温度超过或低于设定值时，集成定时脉冲发生器ICl产生脉冲信号，经功率放大器IC2、IC3、IC4、IC5放大后，发往驱动电路3，而驱动电路3通过A类继电器Jl、J2、J3、J4指令IGBT大功率输出模块4断开或接通对电磁感应线圈5的供电。集成定时脉冲发生器ICl产生的脉冲信号强度足以满足300KW以下的所有功率模 块的需要。图3中示出两个电磁感应线圈5，每个电磁感应线圈5均可独立设置所加热介质温度的上下限值。
权利要求1.一种IGBT大功率模块控制电路，包括直流电源电路(I)、IGBT大功率输出模块(4)及控制IGBT大功率输出模块(4)运行的驱动电路(3)，其特征在于在所述直流电源电路(I)与驱动电路(3 )之间还设有一主控电路(2 )，该主控电路(2 )由向驱动电路(3 )发出脉冲驱动信号的信号源控制电路(21 )、调节IGBT大功率输出模块(4)工作温度的功率模块控温电路(23)和IGBT大功率输出模块(4)输出负载工作温度超限断电电路(22)构成。
2.根据权利要求I所述的IGBT大功率模块控制电路，其特征在于所述信号源控制电路(21)由一个集成定时脉冲发生器(ICl)和至少一个功率放大器(IC2、IC3、IC4、IC5)构成，其中，集成定时脉冲发生器(ICl)的至少一个输入端与所述断电电路(22)相接，集成定时脉冲发生器(ICl)的输出端接往所述功率放大器(IC2、IC3、IC4、IC5)的输入端，所述功率放大器(IC2、IC3、IC4、IC5)的输出端通过与其相对应的A类继电器(Jl、J2、J3、J4)由驱动信号接口接往所述的驱动电路(3 )。
3.根据权利要求I所述的IGBT大功率模块控制电路，其特征在于所述断电电路(22)由至少一个A类继电器(Jl、J2、J3、J4)和与其对应的A类温度检测控制开关(WK1、WK2、WK3.WK4)构成，其中，A类温度检测控制开关(WK1、WK2、WK3、WK4)的输入端接往IGBT大功率输出模块(4)输出负载，其输出端接往所述的信号源控制电路(21)，所述A类继电器(J1、J2、J3、J4)的输入端与信号源控制电路(21)的输出端相连，其输出端通过驱动信号接口接往所述的驱动电路(3)。
4.根据权利要求I所述的IGBT大功率模块控制电路，其特征在于所述功率模块控温电路(23)由至少一个B类继电器(J5、J6、J7)和与其对应的B类温度检测控制开关(WK5、WK6.WK7)构成，其中，B类温度检测控制开关(WK5、WK6、WK7)输入端接往IGBT大功率输出模块(4 )上的测温点，其输出端接往所述B类继电器(J5、J6、J7 )的输入端，B类继电器(J5、J6、J7)的输出端与外设的与其对应的风机(FJ1、FJ2、FJ3)相接。
5.根据权利要求I一 4中任一项所述的IGBT大功率模块控制电路，其特征在于在所述主控电路(2)上还设有IGBT大功率输出模块故障报警信号，该信号通过报警信号接口与外接报警器相接。
6.根据权利要求I一 4中任一项所述的IGBT大功率模块控制电路，其特征在于所述主控电路(2)设置于防爆、防尘和防水的外设引线的全封闭电器盒中。
7.根据权利要求3或4所述的IGBT大功率模块控制电路，其特征在于所述A、B类温度检测控制开关(WK1、WK2、WK3、WK4、WK5、WK6、WK7)均为双金属温度开关。
8.根据权利要求2所述的IGBT大功率模块控制电路，其特征在于所述集成定时脉冲发生器(ICl)为1C。
9.根据权利要求8所述的IGBT大功率模块控制电路，其特征在于所述的功率放大器(IC2、IC3、IC4、IC5)为 1C。
专利摘要本实用新型公开了一种IGBT大功率模块控制电路，该电路不仅可以有效控制IGBT大功率输出模块运转时的工作温度，而且还可以在被加热介质温度超限时，对电磁加热器实行断电监控。该电路包括直流电源电路、IGBT大功率输出模块、驱动电路和一主控电路，主控电路包括信号源控制电路、功率模块控温电路和断电电路。当所述大功率输出模块因输出功率过高而致工作温度过高时，主控电路可对该模块采取多级风冷降温，由此解决了所述模块因工作温度过高易损坏的问题；当电磁加热器所加热的介质温度超过温度上限值时，该主控电路可以自动控制IGBT大功率输出模块暂停对电磁感应线圈的供电。本实用新型结构简单、性能稳定、可靠性高。
文档编号H05B6/06GK202799231SQ201220503749
公开日2013年3月13日 申请日期2012年9月27日 优先权日2012年9月27日
发明者刘永才 申请人:深圳市佳运通电子有限公司