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一種光纖驅(qū)動的智能功率模塊的制作方法

文檔序號:7479326閱讀:501來源:國知局
專利名稱:一種光纖驅(qū)動的智能功率模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實用新型屬于大功率電力電子器件領(lǐng)域,尤其涉及一種光纖驅(qū)動的智能功率模塊。
背景技術(shù)
IPM (Intelligent Power Module),即智能功率模塊,不僅把功率開關(guān)器件和驅(qū)動電路集成在一起,而且還內(nèi)藏有過電壓、過電流和過熱等故障檢測電路,并可將檢測信號送到CPU。它由高速低功耗的管芯和優(yōu)化的門極驅(qū)動電路以及快速保護電路構(gòu)成,即使發(fā)生負載事故或使用不當,也可以保證IPM自身不受損壞。IPM —般使用IGBT (Insulated GateBipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)作為功率開關(guān)元件,內(nèi)藏電流傳感器及驅(qū)動電路的集成結(jié)構(gòu)。IPM以其高可靠性、使用方便贏得越來越大的市場,尤其適合于驅(qū)動電機的變頻器和各種逆變電源,是變頻調(diào)速、冶金機械、電力牽引、伺服驅(qū)動和變頻家電的一種非常理想的電力電子器件。近年來,各行業(yè)對于高可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、功能強大且價格低的功率模塊的期望變得越來越高,諸如風力和太陽能電站、無軌電車、有軌電車、地鐵、四象限變頻以及其他大功率工業(yè)驅(qū)動器都需要具有最大可靠性的功率模塊。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種光纖驅(qū)動的智能功率模塊,該光纖驅(qū)動的智能功率模塊在不降低原有智能功率模塊可靠性和系統(tǒng)性能的基礎(chǔ)上,能夠滿足不斷增長的更高功率密度設(shè)計的需求。本實用新型是這樣實現(xiàn)的一種光纖驅(qū)動的智能功率模塊,包括一個IGBT MODLE (IGBT單元),所述智能功率模塊還包括為所述智能功率模塊提供工作電壓的DC/DC電源單元;控制所述IGBT MODLE的開通和關(guān)斷,并且提供上、下橋的驅(qū)動和死區(qū)互鎖,提供動態(tài)有源嵌位、軟關(guān)斷、故障計時復位、Vce檢測等保護功能的驅(qū)動及保護單元;檢測所述IGBT MODLE的整體溫度,并實現(xiàn)過溫保護的溫度檢測及保護單元;檢測所述IGBT MODLE的每個IGBT的電流信號,判斷各電流是否平衡及對過電流進行保護的電流檢測及保護單元;實時檢測所述IGBT MODLE的直流母線的電壓,并實現(xiàn)過壓保護的電壓檢測及保護
單元;對各保護電路的檢測結(jié)果進行統(tǒng)一處理,判斷故障的優(yōu)先等級,并根據(jù)優(yōu)先級別的高低對故障位置進行提醒和顯示的故障顯示及處理單元;接收前級發(fā)送過來的上橋和下橋的光驅(qū)動信號、接收并發(fā)送上述各單元故障信號及其他模擬信號、并且用長距離的光纖驅(qū)動信號代替以往的長電纜驅(qū)動信號線以防止驅(qū)動信號的衰減及提高抗干擾能力的光纖接口單元;其中,所述DC/DC電源單元同時接所述驅(qū)動及保護單元和所述故障顯示及處理單元,所述驅(qū)動及保護單元還同時接所述IGBT MODLE和所述故障顯示及處理單元,所述溫度檢測及保護單元、電流檢測及保護單元、電壓檢測及保護單元同時分別與所述IGBT M0DLE、所述故障顯示及處理單元以及所述光纖接口單元相接。進一步地,所述光纖驅(qū)動的智能功率模塊還包括一個與所述IGBT MODLE相接的、提高熱循環(huán)能力的水冷散熱器,用以取代常規(guī)的風冷散熱技術(shù)。具體地,所述溫度檢測及保護單元包括一個采集所述IGBT MODLE內(nèi)部溫度的熱敏電阻NTC,對溫度變化實行線性化檢測和保護。本實用新型實施例提供的光纖驅(qū)動的智能功率模塊,結(jié)構(gòu)設(shè)計更為緊湊,功能也更為強大,具體來講,本實用新型實施例提供的光纖驅(qū)動的智能功率模塊具有以下突出的技術(shù)效果(I)功率范圍大,能提供200kW-l. 8MW的功率;(2)具有強大的保護功能,保護電路可以實現(xiàn)控制電壓欠壓保護、過熱保護、過流保護、母線過、欠壓以及短路保護;(3)結(jié)構(gòu)緊湊,具有強大的抗干擾能力和熱循環(huán)能力;(4)使用操作簡單,可快速定位整個智能功率模塊的故障點和故障原因。

圖1是本實用新型第一實施例提供的光纖驅(qū)動的智能功率模塊的結(jié)構(gòu)框圖;圖2是本實用新型第二實施例提供的光纖驅(qū)動的智能功率模塊的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白,
以下結(jié)合附圖及實施例,對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解,此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型,并不用于限定本實用新型。本實用新型實施例提供的光纖驅(qū)動的智能功率模塊,包括一個IGBTM0DLE,還包括DC/DC電源單元、驅(qū)動及保護單元、故障顯示及處理單元、光纖接口單元以及電流、電壓、溫度檢測及保護單元,結(jié)構(gòu)設(shè)計更為緊湊,能夠滿足各行業(yè)對高可靠、功能強大的功率模塊的需求。圖1是本實用新型第一實施例提供的光纖驅(qū)動的智能功率模塊的結(jié)構(gòu)框圖,為了便于說明,僅示出了與本實施例相關(guān)的部分。如圖所示一種光纖驅(qū)動的智能功率模塊,包括一個IGBT MODLE 800,還包括DC/DC電源單元100、驅(qū)動及保護單元200、溫度檢測及保護單元300、電流檢測及保護單元400、電壓檢測及保護單元500、故障顯示及處理單元600及光纖接口單元700,并且有DC/DC電源單元100同時接驅(qū)動及保護單元200和故障顯示及處理單元600,驅(qū)動及保護單元200還同時接IGBT MODLE 800和故障顯示及處理單元600,溫度檢測及保護單元300、電流檢測及保護單元400、電壓檢測及保護單元500同時分別與IGBT MODLE 800、故障顯示及處理單元600以及光纖接口單元700相接;[0028]其中,DC/DC電源單元100為整個智能功率模塊提供工作電壓,驅(qū)動及保護單元200對IGBT MODLE 800的開通和關(guān)斷進行控制,并且提供上、下橋的驅(qū)動和死區(qū)互鎖,提供動態(tài)有源嵌位、軟關(guān)斷、故障計時復位、Vce檢測等保護功能,溫度檢測及保護單元300檢測整個IGBT MODLE 800的整體溫度,并實現(xiàn)過熱保護,電流檢測及保護單元400檢測IGBTMODLE 800中的每個IGBT的電流信號,判斷各電流是否平衡及對過電流進行保護,電壓檢測及保護單元500實時檢測IGBT MODLE 800的直流母線的電壓,并實現(xiàn)過壓保護,故障顯示及處理單元600對各保護電路的檢測結(jié)果進行統(tǒng)一處理,判斷故障的優(yōu)先等級,并根據(jù)優(yōu)先級別的高低對故障位置進行提醒和顯示,光纖接口單元700接收前級發(fā)送過來的上橋和下橋的光驅(qū)動信號、接收并發(fā)送上述各單元故障信號及其他模擬信號。圖2是本實用新型第二實施例提供的光纖驅(qū)動的智能功率模塊的結(jié)構(gòu)框圖。如圖所示,與圖1所示的第一實施例提供的智能功率模塊所不同之處僅在于,本第二實施例提供的光纖驅(qū)動的智能功率模塊還包括一個與IGBT M0DLE800相接的、用以提高熱循環(huán)能力的水冷散熱器900,用水冷散熱器900取代常規(guī)的風冷散熱技術(shù),能夠保證本智能功率模塊的工作穩(wěn)定性、增加功率循環(huán)次數(shù)、并且能夠提高功率密度和平均無故障時間。作為本實用新型的另一實施例,溫度檢測及保護單元300包括一個采集IGBTMODLE 800內(nèi)部溫度的熱敏電阻NTC,對整個IGBT MODLE 800的溫度變化實行線性化檢測和保護。本實用新型實施例提供的光纖驅(qū)動的智能功率模塊,特點是可靠性高、抗干擾性強、功率密度大、保護功能及時、熱循環(huán)能力和負載循環(huán)能力強;內(nèi)置的驅(qū)動和保護電路使系統(tǒng)硬件電路簡單、可靠,縮短了系統(tǒng)開發(fā)時間,也提高了故障下的自保護能力;客戶投入使用時,操作簡單,只需外接DC 18V10V和光纖驅(qū)動信號就可以與整個系統(tǒng)配合應(yīng)用。保護電路單元可以實現(xiàn)控制電壓欠壓保護、過熱保護、過流保護、母線過欠壓和短路保護。若該光纖驅(qū)動的智能功率模塊中有一種保護電路的動作,IGBT的門極驅(qū)動單元就會關(guān)斷門極電流、輸出故障信號并由故障顯示及處理單元的指示燈顯示,快速定位整個智能功率模塊的故障點和故障原因。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已,并不用以限制本實用新型,盡管參照前述實施例對本實用新型進行了較詳細的說明,對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說,其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改、或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等,均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種光纖驅(qū)動的智能功率模塊,包括一個IGBT M0DLE,其特征在于,所述智能功率模塊還包括為所述智能功率模塊提供工作電壓的DC/DC電源單元;控制所述IGBT MODLE的開通和關(guān)斷,并且提供上、下橋的驅(qū)動和死區(qū)互鎖,提供動態(tài)有源嵌位、軟關(guān)斷、故障計時復位、Vce檢測等保護功能的驅(qū)動及保護單元;檢測所述IGBT MODLE的整體溫度,并實現(xiàn)過溫保護的溫度檢測及保護單元;檢測所述IGBT MODLE的每個IGBT的電流信號,判斷各電流是否平衡及對過電流進行保護的電流檢測及保護單元;實時檢測所述IGBT MODLE的直流母線的電壓,并實現(xiàn)過壓保護的電壓檢測及保護單元;接收前級發(fā)送過來的上橋和下橋的光驅(qū)動信號、接收并發(fā)送上述各單元故障信號及其他模擬信號、并且用長距離的光纖驅(qū)動信號代替以往的長電纜驅(qū)動信號線以防止驅(qū)動信號的衰減及提高抗干擾能力的光纖接口單元。
2.如權(quán)利要求1所述的光纖驅(qū)動的智能功率模塊,其特征在于,所述智能功率模塊還包括一個與所述IGBT MODLE相接的、用以提高熱循環(huán)能力的水冷散熱器。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光纖驅(qū)動的智能功率模塊,其特征在于,所述溫度檢測及保護單元包括一個采集所述IGBT MODLE內(nèi)部溫度的熱敏電阻NTC,對溫度變化實行線性化檢測和保護。
專利摘要本實用新型屬于大功率電力電子器件領(lǐng)域,尤其涉及一種光纖驅(qū)動的智能功率模塊。本實用新型實施例提供的光纖驅(qū)動的智能功率模塊,包括一個IGBTMODLE,還包括DC/DC電源單元、驅(qū)動及保護單元、故障顯示及處理單元、光纖接口單元以及電流、電壓、溫度檢測及保護單元,結(jié)構(gòu)設(shè)計更為緊湊,特點是可靠性高、抗干擾性強、功率密度大、保護功能及時、熱循環(huán)能力和負載循環(huán)能力強;內(nèi)置的驅(qū)動和保護電路使系統(tǒng)硬件電路簡單、可靠,縮短了系統(tǒng)開發(fā)時間,也提高了故障下的自保護能力,能夠滿足各行業(yè)對高可靠、功能強大的功率模塊的需求。
文檔編號H02M1/092GK202856609SQ20122023387
公開日2013年4月3日 申請日期2012年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月23日
發(fā)明者徐學海, 周軍輝, 歐陽健良, 張遂新 申請人:深圳市藍海華騰技術(shù)有限公司
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