多個(gè)igbt短路檢測(cè)和保護(hù)方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種多個(gè)IGBT短路檢測(cè)和保護(hù)的方法與裝置，方法步驟為：1）向每個(gè)IGBT發(fā)送驅(qū)動(dòng)脈沖，IGBT接收驅(qū)動(dòng)脈沖并驅(qū)動(dòng)IGBT開通；2）實(shí)時(shí)檢測(cè)每個(gè)IGBT兩端的電壓值，判斷是否大于預(yù)設(shè)的短路電壓門限值，若為是，判定為IGBT內(nèi)部開路故障狀態(tài)并發(fā)送判定結(jié)果；3）將檢測(cè)得到的短路電壓轉(zhuǎn)換為短路電流值并計(jì)算短路電壓與短路電流的目標(biāo)倍數(shù)，判斷目標(biāo)倍數(shù)是否大于預(yù)設(shè)的倍數(shù)門限值，若為是，將驅(qū)動(dòng)脈沖降為負(fù)電平，驅(qū)動(dòng)IGBT關(guān)斷；裝置包括實(shí)時(shí)檢測(cè)IGBT故障并進(jìn)行關(guān)斷保護(hù)的多個(gè)短路檢測(cè)保護(hù)模塊。本發(fā)明具有實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單、保護(hù)參數(shù)一致且能夠?qū)Χ鄠€(gè)IGBT進(jìn)行統(tǒng)一、協(xié)調(diào)的檢測(cè)和保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】多個(gè)IGBT短路檢測(cè)和保護(hù)方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及IGBT領(lǐng)域，尤其涉及一種多個(gè)IGBT短路檢測(cè)和保護(hù)方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)的檢測(cè)保護(hù)，主要包含以下三種方法:
[0003](I)采用模擬分立元件實(shí)現(xiàn)，然而此類方法所需的元件數(shù)量多且復(fù)雜。特別是針對(duì)多個(gè)IGBT的系統(tǒng)而言，由于模擬器件離散性，還會(huì)存在保護(hù)參數(shù)不一致的情況，且保護(hù)參數(shù)隨著時(shí)間溫度變化會(huì)產(chǎn)生偏移。
[0004](2)采用集成模塊實(shí)現(xiàn)，集成模塊實(shí)際上也是由模擬分立元件組成，由于封裝成模塊，可以方便使用，然而該方案同樣存在上述缺陷，即針對(duì)多個(gè)IGBT的系統(tǒng)，保護(hù)參數(shù)不一致且保護(hù)參數(shù)隨著時(shí)間溫度變化會(huì)產(chǎn)生偏移。
[0005]上述兩種方案中，IGBT保護(hù)門檻值在現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)，無法根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整；在IGBT發(fā)生故障時(shí)，短路電流值無法精確量化，同時(shí)也不能顯示以進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察，不便于事后分析。
[0006](3)采用霍爾元件進(jìn)行IGBT短路檢測(cè)，但是此類方案存在保護(hù)響應(yīng)的速度問題，無法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的小型化，在實(shí)際產(chǎn)品中很少采用。
[0007]如圖1所示，傳統(tǒng)IGBT短路檢測(cè)保護(hù)結(jié)構(gòu)原理，采用分立模擬器件進(jìn)行IGBT檢測(cè)和保護(hù)，然后向中央處理芯片傳輸數(shù)據(jù)。采用此類方案，所需元件眾多，各個(gè)保護(hù)門限值有偏差，使得保護(hù)并不準(zhǔn)確；另一方面保護(hù)門限值是固定的而無法變動(dòng)，同時(shí)向中央處理芯片Ul傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有限且存在偏差，無法全面反映IGBT故障狀態(tài)。
[0008]IGBT應(yīng)用于高壓環(huán)境中時(shí)，例如在高壓變頻器中，IGBT都工作在主回路電網(wǎng)中(電壓等級(jí)從380V至10000V)，而主回路電網(wǎng)是一個(gè)變化復(fù)雜且干擾嚴(yán)重的環(huán)境，采用可編程芯片對(duì)IGBT進(jìn)行直接檢測(cè)和保護(hù)時(shí)，極有可能會(huì)導(dǎo)致可編程芯片受到干擾不能正常工作。現(xiàn)有技術(shù)中，均是將用于檢測(cè)和保護(hù)的可編程芯片放在低壓側(cè)，與主回路電網(wǎng)進(jìn)行光電隔離或磁隔離，因此IGBT短路檢測(cè)保護(hù)都采用分立模擬器件來進(jìn)行，各個(gè)方案中的不同點(diǎn)只是電路結(jié)構(gòu)以及封裝形式有所區(qū)別。要使得可編程芯片在主回路電網(wǎng)中正常工作，需要滿足以下兩個(gè)條件:
[0009]A、保證可編程芯片工作電壓穩(wěn)定性。要滿足該條件的一個(gè)方法是采用高頻開關(guān)電源給可編程芯片供電，通過調(diào)整開關(guān)電源的工作頻率能夠及時(shí)調(diào)整芯片波動(dòng)的電源；另外一個(gè)方法是在芯片的每個(gè)使用引腳連接低阻抗電容，利用電容兩端電壓不能突變的特性，抑制瞬間干擾。電容值大小根據(jù)芯片允許的電壓范圍進(jìn)行選取，若值太大會(huì)影響信號(hào)傳輸速度，太小則無抑制效果；
[0010]B、可編程芯片任意引腳上的電壓不超過可編程芯片的工作電源電壓。要滿足該條件只需要給芯片的每個(gè)引腳提供確定的電壓，有輸入輸出工作的引腳都會(huì)有明確電壓信號(hào)，因此將不需要使用的引腳通過上拉或下拉電阻接地，防止懸空形成不定電壓而被擊穿。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單、保護(hù)參數(shù)一致、能夠?qū)Χ鄠€(gè)IGBT進(jìn)行統(tǒng)一檢測(cè)和保護(hù)、便于精確量化及觀察分析的多個(gè)IGBT短路檢測(cè)和保護(hù)方法及裝置。
[0012]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為:
[0013]一種多個(gè)IGBT短路檢測(cè)和保護(hù)方法，步驟為:
[0014](I)向每個(gè)IGBT持續(xù)的發(fā)送正電平驅(qū)動(dòng)脈沖，IGBT接收驅(qū)動(dòng)脈沖并驅(qū)動(dòng)IGBT開通；
[0015](2)實(shí)時(shí)檢測(cè)每個(gè)IGBT兩端的電壓值，判斷是否大于預(yù)設(shè)的短路電壓門限值，若為是，判定為IGBT內(nèi)部開路故障并發(fā)送判定結(jié)果，轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟(4);若為否，轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟(3)；
[0016](3)將檢測(cè)得到的短路電壓轉(zhuǎn)換為短路電流值并計(jì)算短路電壓與短路電流的目標(biāo)倍數(shù)，判斷目標(biāo)倍數(shù)是否大于預(yù)設(shè)的倍數(shù)門限值，若為是，判定為IGBT短路故障并發(fā)送判定結(jié)果，轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟(4);若為否，返回執(zhí)行步驟(2)；
[0017](4)將驅(qū)動(dòng)脈沖降為負(fù)電平，驅(qū)動(dòng)IGBT關(guān)斷。
[0018]作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn):所述步驟(3)中將檢測(cè)得到的短路電壓轉(zhuǎn)換為短路電流值的方法為:將IGBT的短路電壓值和短路電流值的曲線表分為多個(gè)小段，按照下式得到每一段曲線短路電壓值和短路電流值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系將檢測(cè)得到的短路電壓轉(zhuǎn)換為短路電流值；
`[0019]Yn=KnX(Xn^ Xn+1)
[0020]其中，Yn為第η段的短路電流值，X為第η段的短路電壓值，Kn為第η段短路電壓與短路電流的倍數(shù)關(guān)系。
[0021]作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn):將IGBT的短路電壓值和短路電流值的曲線表分為10個(gè)小段。
[0022]作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn):還包括步驟(1)前的IGBT短路損壞判定流程，具體實(shí)現(xiàn)方法為:檢測(cè)IGBT兩端的電壓，判定是否低于設(shè)置的短路電壓門限值，若為是，判定為IGBT短路損壞故障并發(fā)送判定結(jié)果，向IGBT發(fā)送負(fù)電平驅(qū)動(dòng)脈沖，驅(qū)動(dòng)IGBT關(guān)斷；若為否，執(zhí)行步驟(1)。
[0023]一種多個(gè)IGBT短路檢測(cè)和保護(hù)裝置，包括多個(gè)短路檢測(cè)保護(hù)模塊，每個(gè)所述短路檢測(cè)保護(hù)模塊包括驅(qū)動(dòng)單元、短路檢測(cè)保護(hù)單元；每個(gè)所述驅(qū)動(dòng)單元向?qū)?yīng)的IGBT持續(xù)的發(fā)送正電平驅(qū)動(dòng)脈沖驅(qū)動(dòng)IGBT開通，每個(gè)所述短路檢測(cè)保護(hù)單元實(shí)時(shí)檢測(cè)對(duì)應(yīng)IGBT兩端的電壓值，判斷是否大于預(yù)設(shè)的短路電壓門限值，若為是，判定為IGBT內(nèi)部開路故障并發(fā)送判定結(jié)果，將正電平驅(qū)動(dòng)脈沖降為負(fù)電平，輸出給驅(qū)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)IGBT關(guān)斷；若為否，將短路電壓轉(zhuǎn)換為短路電流值并計(jì)算短路電壓與短路電流的目標(biāo)倍數(shù)，判斷目標(biāo)倍數(shù)是否大于預(yù)設(shè)的倍數(shù)門限值，若為是，判定為IGBT短路故障并發(fā)送判定結(jié)果，將正電平驅(qū)動(dòng)脈沖降為負(fù)電平，輸出給驅(qū)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)IGBT關(guān)斷，若為否，繼續(xù)執(zhí)行短路檢測(cè)保護(hù)單元。
[0024]作為本發(fā)明裝置的進(jìn)一步改進(jìn):所述短路檢測(cè)保護(hù)單元包括依次連接的短路電壓采集子單元、短路電流處理子單元和檢測(cè)結(jié)果輸出子單元；所述短路電壓采集子單元采集IGBT兩端的電壓，輸出給短路電流處理子單元，所述短路電流處理子單元將檢測(cè)得到的短路電壓轉(zhuǎn)換為短路電流、計(jì)算出短路電流值與短路電壓值的目標(biāo)倍數(shù)，根據(jù)預(yù)設(shè)的短路電壓門限值和倍數(shù)門限值判斷IGBT的故障狀態(tài)，由檢測(cè)結(jié)果輸出子單元輸出短路電流值及故障狀態(tài)判定結(jié)果。
[0025]作為本發(fā)明裝置的進(jìn)一步改進(jìn):所述短路電流處理子單元包括依次連接的放大器、高速AD轉(zhuǎn)換芯片以及可編程邏輯芯片；所述可編程邏輯芯片用于將短路電壓轉(zhuǎn)換為短路電流且計(jì)算得出短路電流與短路電壓的倍數(shù)，根據(jù)預(yù)設(shè)的短路電壓門限值及倍數(shù)門限值判斷IGBT的故障狀態(tài)。
[0026]作為本發(fā)明裝置的進(jìn)一步改進(jìn):所述可編程邏輯芯片的供電電源端與IGBT的發(fā)射級(jí)E端相連或通過一個(gè)電阻與IGBT的發(fā)射級(jí)E極相連。
[0027]作為本發(fā)明裝置的進(jìn)一步改進(jìn):還包括與每個(gè)短路檢測(cè)保護(hù)模塊連接的人機(jī)交互模塊，所述人機(jī)交互模塊包括參數(shù)設(shè)置單元及顯示觸控單元；所述參數(shù)設(shè)置單元，用來生成每個(gè)IGBT短路電壓值和短路電流值的對(duì)應(yīng)關(guān)系表，并設(shè)置短路電壓門限值和倍數(shù)門限值；所述顯示觸控單元，用來接收短路檢測(cè)模塊輸出的故障狀態(tài)判定結(jié)果并進(jìn)行顯示。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0029](I)本發(fā)明通過設(shè)置統(tǒng)一的短路門限值，在進(jìn)行IGBT短路檢測(cè)時(shí)，實(shí)時(shí)檢測(cè)IGBT兩端電壓，根據(jù)預(yù)設(shè)的短路門限值判斷IGBT的故障狀態(tài)，在判定出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)關(guān)斷IGBT，實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單，保證了所有的IGBT的保護(hù)門限值一致，避免保護(hù)誤動(dòng)作或不動(dòng)作的發(fā)生；同時(shí)根據(jù)不同IGBT的短路電壓與短路電流的對(duì)應(yīng)關(guān)系分別進(jìn)行判別處理，對(duì)檢測(cè)到的IGBT的故障狀態(tài)進(jìn)行精確的分類處理，實(shí)現(xiàn)多個(gè)IGBT短路檢測(cè)和保護(hù)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)工作。
[0030](2)本發(fā)明在進(jìn)行IGBT短路檢測(cè)后發(fā)送短路電流及故障狀態(tài)信息以進(jìn)行交互，根據(jù)IGBT實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)可以對(duì)短路門限值進(jìn)行設(shè)置及修改，能夠適用于不同種類的IGBT，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)短路電流的精確量化，便于實(shí)時(shí)觀察分析以及事后處理。
[0031](3)本發(fā)明采用可編程邏輯芯片完成短路檢測(cè)與保護(hù)功能，方便使用與擴(kuò)展，同時(shí)用于高壓環(huán)境時(shí)將用于短路檢測(cè)保護(hù)的可編程邏輯芯片放在高壓主回路側(cè)，其供電電源端與IGBT的發(fā)射級(jí)E端相連或通過一個(gè)電阻與IGBT的發(fā)射級(jí)E端相連，無需進(jìn)行隔離，直接進(jìn)行精確檢測(cè)和實(shí)時(shí)保護(hù)，突破傳統(tǒng)的可編程芯片只能工作在低壓環(huán)境，不能工作在高壓環(huán)境的束縛。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1是傳統(tǒng)IGBT短路檢測(cè)保護(hù)結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0033]圖2是本發(fā)明中多個(gè)IGBT短路檢測(cè)和保護(hù)方法流程示意圖。
[0034]圖3是本發(fā)明具體實(shí)施例中多個(gè)IGBT短路檢測(cè)和保護(hù)方法流程示意圖。
[0035]圖4是本實(shí)施例多個(gè)IGBT短路檢測(cè)和保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖5是本實(shí)施例多個(gè)IGBT短路檢測(cè)和保護(hù)裝置接口示意圖。
[0037]圖6是本發(fā)明具體應(yīng)用實(shí)施例中中央處理傳輸模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]圖7是本發(fā)明具體應(yīng)用實(shí)施例中一個(gè)短路檢測(cè)保護(hù)模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖8是本發(fā)明多個(gè)IGBT短路保護(hù)檢測(cè)和保護(hù)裝置在具體應(yīng)用實(shí)施例中結(jié)構(gòu)原理示意圖。[0040]圖9是本發(fā)明具體應(yīng)用實(shí)施例中通信模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041]圖10是本發(fā)明具體應(yīng)用實(shí)施例中電源模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]圖11是本發(fā)明具體應(yīng)用實(shí)施例中人機(jī)交互模塊接口示意圖。
[0043]圖例說明
[0044]1、短路檢測(cè)保護(hù)模塊；2、中央處理傳輸模塊；3、人機(jī)交互模塊；4、通信模塊；5、電源模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0045]以下結(jié)合說明書附圖和具體優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0046]如圖2所示，本發(fā)明多個(gè)IGBT短路檢測(cè)和保護(hù)方法，步驟為:
[0047](I)向每個(gè)IGBT持續(xù)的發(fā)送正電平驅(qū)動(dòng)脈沖，IGBT接收驅(qū)動(dòng)脈沖并驅(qū)動(dòng)IGBT開通；
[0048](2)實(shí)時(shí)檢測(cè)每個(gè)IGBT兩端的電壓值，判斷是否大于預(yù)設(shè)的短路電壓門限值，若為是，判定為IGBT內(nèi)部開路故障并發(fā)送判定結(jié)果，轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟(4);若為否，轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟(3)；
[0049](3)將檢測(cè)得到的短路電壓轉(zhuǎn)換為短路電流值并計(jì)算短路電壓與短路電流的目標(biāo)倍數(shù)，判斷目標(biāo)倍數(shù)是否大于預(yù)設(shè)的倍數(shù)門限值，若為是，判定為IGBT短路故障并發(fā)送判定結(jié)果，轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟(4);若為否，返回執(zhí)行步驟(2)；
[0050](4)將驅(qū)動(dòng)脈沖降為負(fù)電平，驅(qū)動(dòng)IGBT關(guān)斷。
[0051]由于IGBT的生產(chǎn)廠家一般只提供短路電壓值和短路電流的對(duì)應(yīng)曲線表，而兩者之間并無對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系。本實(shí)施例中，為生成短路電壓值和短路電流的對(duì)應(yīng)關(guān)系表，將IGBT的短路電壓值和短路電流值的曲線表分為多個(gè)小段，按照下式得到每一段曲線短路電壓值和短路電流值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，所有段的對(duì)應(yīng)關(guān)系構(gòu)成IGBT短路電壓值和短路電流值的對(duì)應(yīng)關(guān)系表。
[0052]Yn=KnX(Xn≤Xn+1)
[0053]其中，Yn為第η段的短路電流值，X為第η段的短路電壓值，Kn為第η段短路電壓與短路電流的倍數(shù)關(guān)系。
[0054]經(jīng)過處理后的短路電流值和短路電壓值對(duì)應(yīng)關(guān)系表為:
[0055]Y1=K1X (X1 ≤ X ≤ X2)
[0056]....................................;
[0057]Yn=KnX(Xn≤ Χη+1)
[0058]所分成的段越多，得到的對(duì)應(yīng)關(guān)系就越逼近真實(shí)的曲線，而對(duì)芯片的存儲(chǔ)要求也越高。一般來說，取10段折線能滿足需求，因此本實(shí)施例中將短路電壓值和短路電流值的對(duì)應(yīng)曲線分成10小段，即η取10。
[0059]本實(shí)施例中，將生成的每個(gè)IGBT短路電壓值和短路電流值的對(duì)應(yīng)關(guān)系表進(jìn)行存儲(chǔ)，并設(shè)置短路門限值，包括設(shè)定統(tǒng)一的短路電壓門限值V1、短路電壓值與短路電流值的倍數(shù)門限值K。將設(shè)置的短路電壓的門限值V1、倍數(shù)的門限值K及各個(gè)IGBT的對(duì)應(yīng)關(guān)系表輸出，作為每個(gè)IGBT檢測(cè)時(shí)短路故障的判斷標(biāo)準(zhǔn)。[0060]本實(shí)施例中，在開始工作后，向IGBT實(shí)時(shí)持續(xù)的發(fā)送正電平驅(qū)動(dòng)脈沖，IGBT接收驅(qū)動(dòng)脈沖并驅(qū)動(dòng)開通，IGBT開通后檢測(cè)每個(gè)IGBT兩端的電壓值，根據(jù)存儲(chǔ)的IGBT對(duì)應(yīng)的短路電壓值與短路電流值的對(duì)應(yīng)關(guān)系表將短路電壓轉(zhuǎn)換為短路電流值，并計(jì)算轉(zhuǎn)換后的短路電流值與短路電壓值的目標(biāo)倍數(shù)M，與預(yù)設(shè)的倍數(shù)門限值K進(jìn)行比較，若目標(biāo)倍數(shù)M超過倍數(shù)門限值K，判定IGBT處于短路故障。根據(jù)每個(gè)IGBT的故障狀態(tài)判定結(jié)果控制改變對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)脈沖的電平，當(dāng)判斷到IGBT出現(xiàn)短路故障時(shí)，將正電平驅(qū)動(dòng)脈沖降為負(fù)電平后發(fā)送給IGBT，驅(qū)動(dòng)IGBT進(jìn)行關(guān)斷。
[0061]本發(fā)明將短路門限值及各個(gè)IGBT的短路電壓與短路電流的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行存儲(chǔ)，進(jìn)行IGBT短路檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)到的短路電壓與存儲(chǔ)的門限值及各個(gè)IGBT的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行比較，判斷IGBT的故障狀態(tài)，在出現(xiàn)短路故障時(shí)，及時(shí)關(guān)斷IGBT，實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單，保證了所有的IGBT的保護(hù)門限值一致，避免保護(hù)誤動(dòng)作或不動(dòng)作的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)多個(gè)IGBT短路檢測(cè)和保護(hù)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)工作。
[0062]本實(shí)施例中，還包括在執(zhí)行步驟(I)前的IGBT短路損壞判定流程，在驅(qū)動(dòng)IGBT開通前檢測(cè)IGBT是否損壞，具體實(shí)現(xiàn)方法為:檢測(cè)IGBT兩端的電壓，判定是否低于設(shè)置的短路電壓門限值，若為是，判定為IGBT短路損壞故障并發(fā)送判定結(jié)果，向IGBT發(fā)送負(fù)電平驅(qū)動(dòng)脈沖，驅(qū)動(dòng)IGBT關(guān)斷；若為否，執(zhí)行步驟(I)。
[0063]如圖3所示，本發(fā)明具體實(shí)施例中多個(gè)IGBT短路保護(hù)檢測(cè)和保護(hù)的方法，根據(jù)設(shè)置的短路電壓的門限值V1、倍數(shù)的門限值K及各個(gè)IGBT的對(duì)應(yīng)關(guān)系表進(jìn)行短路檢測(cè)和保護(hù)，步驟為:
[0064](2.1)檢測(cè)系統(tǒng)是否開始工作，若為否，轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟(2.2)，若為是，轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟(2.3)；
[0065](2.2)檢測(cè)IGBT兩端的電壓值，判定是否低于預(yù)設(shè)的短路電壓門限值VI，若為是，判定為IGBT短路損壞故障狀態(tài)，發(fā)送第一故障狀態(tài)信息，并向IGBT發(fā)送負(fù)電平驅(qū)動(dòng)脈沖，驅(qū)動(dòng)IGBT關(guān)斷；若為否，返回執(zhí)行步驟(2.1)；
[0066](2.3)向IGBT發(fā)送正電平驅(qū)動(dòng)脈沖，驅(qū)動(dòng)IGBT開通，IGBT開始工作；
[0067](2.4)檢測(cè)IGBT兩端的電壓值V，判斷是否大于預(yù)設(shè)的短路電壓門限值VI，若為是，判定為IGBT內(nèi)部開路故障狀態(tài)，發(fā)送第二故障狀態(tài)信息，并將驅(qū)動(dòng)脈沖降為負(fù)電平，驅(qū)動(dòng)IGBT關(guān)斷，返回執(zhí)行步驟(2.1);若為否，轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟(2.5)；
[0068](2.5)根據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系表計(jì)算得出短路電壓與短路電流的倍數(shù)M，判斷是否大于設(shè)置的倍數(shù)門限值K，若為是，判定為IGBT短路故障狀態(tài)并發(fā)送第三故障狀態(tài)信息，將驅(qū)動(dòng)脈沖降為負(fù)電平，驅(qū)動(dòng)IGBT關(guān)斷，返回執(zhí)行步驟(2.1)。
[0069]工作時(shí)，首先檢測(cè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，判斷是處于待機(jī)狀態(tài)還是工作狀態(tài)，若處于待機(jī)狀態(tài)下，系統(tǒng)IGBT接收到負(fù)脈沖，IGBT應(yīng)處于關(guān)斷狀態(tài)，若檢測(cè)到IGBT的CE兩端電壓V低于設(shè)置的短路電壓門限值VI，說明此時(shí)IGBT已經(jīng)處于短路損壞故障，即處于電壓擊穿型短路故障，發(fā)送第一故障狀態(tài)信息。若系統(tǒng)已經(jīng)開始工作，且檢測(cè)到IGBT的CE兩端電壓V大于設(shè)置的短路電壓門限值VI，說明IGBT內(nèi)部已經(jīng)開路，即出現(xiàn)開路故障，發(fā)送第二故障狀態(tài)信息；若檢測(cè)到IGBT的CE兩端電壓V低于設(shè)置的短路電壓門限值VI，則先將其轉(zhuǎn)換成額定電流的倍數(shù)M，判斷倍數(shù)M是否大于預(yù)設(shè)的倍數(shù)門限值K，如果大于預(yù)設(shè)的倍數(shù)門限值K，判定IGBT處于電流過流型短路故障，并發(fā)送第三故障狀態(tài)信息。[0070]本實(shí)施例中，根據(jù)每個(gè)IGBT的故障狀態(tài)信息控制對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)脈沖的發(fā)送，以保護(hù)IGBT不被損壞。當(dāng)IGBT的故障狀態(tài)為電壓擊穿型短路故障，即接收到第一故障信息時(shí)，發(fā)送負(fù)電平驅(qū)動(dòng)脈沖，關(guān)斷IGBT，系統(tǒng)保持待機(jī)狀態(tài)；當(dāng)IGBT的故障狀態(tài)為開路故障，即接收到第二故障信息時(shí)，驅(qū)動(dòng)脈沖降到負(fù)電平，關(guān)斷IGBT，系統(tǒng)返回待機(jī)狀態(tài)；當(dāng)IGBT的故障狀態(tài)為于電流過流型短路故障時(shí)，即接收到第三故障狀態(tài)信息時(shí)，立即把驅(qū)動(dòng)脈沖降到負(fù)電平，驅(qū)動(dòng)關(guān)斷IGBT，IGBT關(guān)斷后系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。
[0071]本發(fā)明通過檢測(cè)IGBT兩端的短路電壓以及不同的IGBT的短路電壓與短路電流之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系分別判斷IGBT的故障狀態(tài)，并對(duì)故障狀態(tài)進(jìn)行精確的分類處理，包括短路損壞故障、開路故障以及短路故障，在出現(xiàn)故障時(shí)驅(qū)動(dòng)IGBT關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單，能夠高效、精確的實(shí)現(xiàn)多個(gè)IGBT的短路檢測(cè)和保護(hù)功能。
[0072]本實(shí)施例中，在進(jìn)行IGBT短路檢測(cè)后輸出短路電流及故障狀態(tài)信息并以波形文件的形式進(jìn)行顯示，以得到精確量化的短路電流大小，便于事后分析，同時(shí)在IGBT出現(xiàn)短路故障時(shí)能夠及時(shí)觀測(cè)到故障信息，以及時(shí)進(jìn)行故障處理；在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)IGBT實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)對(duì)短路門限值進(jìn)行設(shè)置及修改，使用靈活、適用范圍廣。
[0073]如圖4、5所示，本實(shí)施例多個(gè)IGBT短路檢測(cè)和保護(hù)裝置，包括多個(gè)短路檢測(cè)保護(hù)模塊1、中央處理傳輸模塊2、人機(jī)交互模塊3、通信模塊4、多個(gè)電源模塊5，每個(gè)短路檢測(cè)保護(hù)模塊1、中央處理傳輸模塊2、人機(jī)交互模塊3分別連接一個(gè)電源模塊5,每個(gè)電源模塊5輸入AC或DC電源，提供給各個(gè)模塊所需的電源功率。每個(gè)短路檢測(cè)保護(hù)模塊I對(duì)應(yīng)連接一個(gè)IGBT，對(duì)IGBT進(jìn)行短路檢測(cè)及保護(hù)，每個(gè)短路檢測(cè)保護(hù)模塊I包括驅(qū)動(dòng)單元、短路檢測(cè)保護(hù)單元，其中驅(qū)動(dòng)單元用來向?qū)?yīng)IGBT發(fā)送驅(qū)動(dòng)脈沖驅(qū)動(dòng)IGBT開通，若驅(qū)動(dòng)脈沖為正電平，驅(qū)動(dòng)IGBT開通，若驅(qū)動(dòng)脈沖為負(fù)電平，驅(qū)動(dòng)IGBT關(guān)斷。短路檢測(cè)保護(hù)單元用來實(shí)時(shí)檢測(cè)對(duì)應(yīng)IGBT兩端的電壓值，在IGBT驅(qū)動(dòng)開通后判斷是否大于預(yù)設(shè)的短路電壓門限值，若為是，判定為IGBT內(nèi)部開路故障并發(fā)送判定結(jié)果，將驅(qū)動(dòng)脈沖降為負(fù)電平，輸出給驅(qū)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)IGBT關(guān)斷；若為否，將短路電壓轉(zhuǎn)換為短路電流值并計(jì)算短路電壓與短路電流的目標(biāo)倍數(shù)，判斷目標(biāo)倍數(shù)是否大于預(yù)設(shè)的倍數(shù)門限值，若為是，判定為IGBT短路故障并發(fā)送判定結(jié)果，將驅(qū)動(dòng)脈沖降為負(fù)電平，輸出給驅(qū)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)IGBT關(guān)斷。
[0074]本實(shí)施例中，人機(jī)交互模塊3用來進(jìn)行短路門限值設(shè)置及結(jié)果顯示。每個(gè)短路檢測(cè)保護(hù)模塊I通過一個(gè)中央處理傳輸模塊2與人機(jī)交互模塊3相連，傳輸每個(gè)短路檢測(cè)保護(hù)模塊I與人機(jī)交互模塊3之間的數(shù)據(jù)。人機(jī)交互模塊3的數(shù)據(jù)則通過通信模塊4傳輸至中央處理傳輸模塊2中或接收中央處理傳輸模塊2輸出的中轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)。
[0075]本實(shí)施例中，通過人機(jī)交互模塊3生成每個(gè)IGBT短路電壓值和短路電流值的對(duì)應(yīng)關(guān)系表并進(jìn)行存儲(chǔ)，設(shè)置短路門限值，向每個(gè)IGBT發(fā)送對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)脈沖。驅(qū)動(dòng)單元接收驅(qū)動(dòng)脈沖以驅(qū)動(dòng)IGBT，若驅(qū)動(dòng)脈沖為正電平，驅(qū)動(dòng)IGBT開通，若驅(qū)動(dòng)脈沖為負(fù)電平，驅(qū)動(dòng)IGBT關(guān)斷。短路檢測(cè)保護(hù)模塊I，檢測(cè)每個(gè)IGBT兩端的電壓值，根據(jù)人機(jī)交互模塊3輸出的短路電壓門限值、倍數(shù)門限值及IGBT對(duì)應(yīng)的短路電壓值和短路電流值的對(duì)應(yīng)關(guān)系表判斷IGBT的故障狀態(tài)，輸出短路電流值及故障狀態(tài)判定結(jié)果至人機(jī)交互模塊3進(jìn)行顯示。短路檢測(cè)保護(hù)模塊I根據(jù)IGBT的故障狀態(tài)控制對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)脈沖的發(fā)送，當(dāng)IGBT的故障狀態(tài)為短路故障時(shí)，將驅(qū)動(dòng)脈沖降為負(fù)電平，輸出給驅(qū)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)IGBT進(jìn)行關(guān)斷。
[0076]如圖5所示，本實(shí)施例多個(gè)IGBT短路檢測(cè)和保護(hù)裝置的接口連接，中央處理傳輸模塊2通過通信模塊4以RS485通信方式與人機(jī)交互模塊3連接，以SPI主從通信方式與每個(gè)短路檢測(cè)保護(hù)模塊I相互連接，一根傳輸單線對(duì)應(yīng)連接一個(gè)短路檢測(cè)保護(hù)模塊1，傳輸人機(jī)交互模塊3與各個(gè)短路檢測(cè)保護(hù)模塊I之間的數(shù)據(jù)。中央處理傳輸模塊2的數(shù)據(jù)端、時(shí)鐘端口 SDO、SDUSCLK分別與每個(gè)短路檢測(cè)保護(hù)模塊I的數(shù)據(jù)端、時(shí)鐘端口 SDO、SDUSCLK相連，各個(gè)短路檢測(cè)保護(hù)模塊I的CS端與中央處理傳輸模塊2的CS端相連，中央處理傳輸模塊2的數(shù)據(jù)接收、發(fā)送及使能接口 RX、TX、EN485與通信模塊4的數(shù)據(jù)接收、發(fā)送與使能端RX_485、TX_485、EN485連接，人機(jī)交互模塊3的數(shù)據(jù)接收、發(fā)送端RX、TX與通信模塊4的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送端A+和B-端相連。每個(gè)電源模塊5輸入端連接直流ACorDC，電源輸出端VCCl+, VCCl-連接各個(gè)模塊的電源輸入端VCCl+和VCC1-。
[0077]本實(shí)施例中，首先通過人機(jī)交互模塊3對(duì)短路門限值進(jìn)行設(shè)置，包括設(shè)置短路電壓門限值V1、短路電流值與短路電壓值的倍數(shù)門限值K，并按照式(I)生成每個(gè)IGBT短路電壓值和短路電流值的對(duì)應(yīng)關(guān)系表，連同短路電壓門限值Vl、倍數(shù)的門限值K通過通信模塊4發(fā)送給中央處理傳輸模塊2，中央處理傳輸模塊2以SPI通信方式下發(fā)給各個(gè)對(duì)應(yīng)的短路檢測(cè)保護(hù)模塊I。
[0078]在系統(tǒng)開始工作前，由短路檢測(cè)單元檢測(cè)IGBT兩端的電壓，判定是否低于設(shè)置的短路電壓門限值，若為是，說明IGBT已經(jīng)出現(xiàn)短路損壞，由驅(qū)動(dòng)單元向IGBT發(fā)送負(fù)電平驅(qū)動(dòng)脈沖，驅(qū)動(dòng)IGBT關(guān)斷；若為否，系統(tǒng)開始工作，由人機(jī)交互模塊3以RS485的方式通過通信模塊4把各不相同的正電平驅(qū)動(dòng)脈沖傳輸至中央處理傳輸模塊2,由中央處理傳輸模塊2以單線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)至對(duì)應(yīng)的短路檢測(cè)保護(hù)模塊1，各個(gè)短路檢測(cè)保護(hù)模塊I在對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)脈沖的驅(qū)動(dòng)下開通。
[0079]各個(gè)短路檢測(cè)保護(hù)模塊I開始短路檢測(cè)工作，檢測(cè)每個(gè)IGBT兩端的電壓值，根據(jù)人機(jī)交互模塊3輸出的短路門限值、IGBT對(duì)應(yīng)的短路電壓值與短路電流值的對(duì)應(yīng)關(guān)系表判斷當(dāng)前IGBT的故障狀態(tài)，若檢測(cè)到IGBT的CE兩端電壓Vce大于設(shè)置的短路電壓門限值Vl，說明IGBT內(nèi)部已經(jīng)開路，即出現(xiàn)IGBT開路故障，將驅(qū)動(dòng)脈沖降為低電平并輸出給驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)IGBT關(guān)斷，保護(hù)IGBT不被損壞；若檢測(cè)到IGBT的CE兩端電壓Vce低于設(shè)置的短路電壓門限值VI，則先將短路電壓值根據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系表轉(zhuǎn)換成IGBT額定電流的目標(biāo)倍數(shù)，判斷目標(biāo)倍數(shù)是否大于預(yù)設(shè)的倍數(shù)門限值K，如果大于倍數(shù)門限值K，判定IGBT處于短路故障，將驅(qū)動(dòng)脈沖降為低電平并輸出給驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)IGBT關(guān)斷，保護(hù)IGBT不被損壞。將短路電流及故障狀態(tài)判定結(jié)果以SPI通信方式通過數(shù)據(jù)傳輸單元傳輸至人機(jī)交互模塊3以波形文件的形式進(jìn)行顯示，以進(jìn)行分析判斷和事后的系統(tǒng)修改升級(jí)。
[0080]如圖6所示，本發(fā)明在具體應(yīng)用實(shí)施例中中央處理傳輸模塊的電路結(jié)構(gòu)，其中UlOB為可編程邏輯芯片，通過RS485方式接收來至人機(jī)交互模塊3的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)接收端和數(shù)據(jù)發(fā)送端RX、TX進(jìn)行連接，然后分發(fā)給各個(gè)對(duì)應(yīng)的短路檢測(cè)保護(hù)模塊1，并接收各個(gè)短路檢測(cè)保護(hù)模塊I的數(shù)據(jù)后傳輸給人機(jī)交互模塊3，通過數(shù)據(jù)端SDO、SDK SCLK、CS進(jìn)行傳輸，并由數(shù)據(jù)端PWM端傳輸驅(qū)動(dòng)脈沖，在人機(jī)交互模塊3與各個(gè)短路檢測(cè)保護(hù)模塊I中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收集及傳輸功能。其中，U10A-U10G為中央處理可編程邏輯芯片UlO的各個(gè)部分，UlOA?UlOC為數(shù)據(jù)部分，U10F、U10G為工作電源部分，UlOE為程序燒寫部分。G2為晶振，給可編程邏輯芯片芯片UlO提供工作頻率脈沖CLK，由第七二極管D7、第二十八電阻R28和第二十九電阻R29、第十七電容C17產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位脈沖RST給可編程邏輯芯片U10。XZl為程序燒錄接口，用于可編程邏輯芯片UlO與PC機(jī)連接。電源芯片Ul用于產(chǎn)生一個(gè)工作電源VCC，為可編程邏輯芯片芯片UlO提供工作電源。中央處理傳輸模塊2向每個(gè)短路檢測(cè)保護(hù)模塊I傳輸驅(qū)動(dòng)脈沖采用單線，傳輸速度快，中央處理傳輸模塊2與各個(gè)短路檢測(cè)保護(hù)模塊I則采用SPI主從通信方式進(jìn)行通信，將人機(jī)交互模塊3的門限設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸給各個(gè)短路檢測(cè)保護(hù)模塊I并接收各個(gè)短路檢測(cè)保護(hù)模塊I輸出的數(shù)據(jù)，其傳輸信息量大。
[0081]本實(shí)施例中，短路檢測(cè)保護(hù)單元包括依次連接的短路電壓采集子單元、短路電流處理子單元和檢測(cè)結(jié)果輸出子單元。短路電壓采集子單元采集IGBT兩端的電壓，輸出給短路電流處理子單元，短路電流處理子單元將檢測(cè)得到的短路電壓轉(zhuǎn)換為短路電流、計(jì)算出短路電流值與短路電壓值的目標(biāo)倍數(shù)，根據(jù)預(yù)設(shè)的短路電壓門限值和倍數(shù)門限值判斷IGBT的故障狀態(tài)，由檢測(cè)結(jié)果輸出子單元輸出短路電流值及故障狀態(tài)判定結(jié)果。
[0082]如圖7所示，本發(fā)明在具體應(yīng)用實(shí)施例中一個(gè)短路檢測(cè)保護(hù)模塊電路結(jié)構(gòu)，短路電壓采集電路采用高速AD采樣芯片，短路電流處理電路采用可編程邏輯芯片，檢測(cè)結(jié)果輸出電路采用光耦U5，驅(qū)動(dòng)單元采用高速光耦U15，同時(shí)采用可編程邏輯芯片U2將短路電壓轉(zhuǎn)換為短路電流且計(jì)算得出短路電流與短路電壓的倍數(shù)，根據(jù)預(yù)設(shè)的短路電壓門限值及倍數(shù)門限值判斷IGBT的故障狀態(tài)，并控制IGBT驅(qū)動(dòng)脈沖的發(fā)送，實(shí)現(xiàn)IGBT的短路保護(hù)。其中Ql為IGBT，U2為可編程邏輯芯片，U2A-U2G為芯片的各個(gè)部分，由中央處理可編程芯片Ul對(duì)電源進(jìn)行線性穩(wěn)壓，采樣信號(hào)經(jīng)過運(yùn)算放大器U3、高速AD采樣芯片U4處理后輸出至可編程邏輯芯片U2，經(jīng)過光耦U5輸出至中央處理傳輸模塊2，高速光耦U15接收驅(qū)動(dòng)脈沖PWM輸出至可編程邏輯芯片U2進(jìn)行處理后輸出驅(qū)動(dòng)IGBT?？删幊踢壿嬓酒琔2的工作電源地GNl直接和IGBT的E極相連，IGBT的C極連到主回路(實(shí)際工作時(shí)電壓從380V到10000V不等)。短路門限值由人機(jī)交互模塊3進(jìn)行設(shè)置，再傳輸至可編程邏輯芯片U2中，檢測(cè)到故障后立即處理保護(hù)，實(shí)時(shí)性高，然后通過SPI通信方式把數(shù)據(jù)傳給中央處理傳輸芯片U1，數(shù)據(jù)傳輸接口為CS、SCLK、SD0和SD1，傳輸數(shù)據(jù)信息量大，全面反映IGBT故障狀態(tài)，并且短路門限值可隨時(shí)修改，可適應(yīng)不同種類的IGBT。各個(gè)短路檢測(cè)保護(hù)模塊I的電源由電源模塊5來提供，包括正負(fù)雙電源VCCl+和VCC1-，其中由正負(fù)雙電源VCCl+和VCCl向IGBT驅(qū)動(dòng)脈沖和運(yùn)算放大器U3提供工作電源，正電源VCCl+通過線性穩(wěn)壓芯片Ul處理后得到電源VCC2+并提供給可編程邏輯芯片U2及高速AD轉(zhuǎn)換芯片U4。
[0083]本實(shí)施例中，將用于短路檢測(cè)和短路保護(hù)的可編程邏輯芯片U2放在高壓回路側(cè)，直接對(duì)IGBT進(jìn)行短路檢測(cè)及保護(hù)，其實(shí)時(shí)性高。可編程邏輯芯片U2的電源工作地部分U2G引腳和IGBT Ql的E極相連，均為與地GNDl連接，可編程邏輯芯片U2引腳標(biāo)號(hào)為IOZl和10Z9的引腳工作，具有明確的電平信號(hào)，其中最低電平為GND1，最高電平為VCC2+，而芯片中沒有使用的引腳，例如標(biāo)號(hào)IOl到1023的引腳則通過電阻(標(biāo)號(hào)為R12-R37的電阻)和地GNDl相連，即也具有明確的電平GND1，從而保證了每個(gè)引腳不被損壞。工作引腳中，即標(biāo)號(hào)10Z1-10Z9的引腳和電源引腳通過電容(標(biāo)號(hào)為C9到C22的電容)接地，可以抑制主回路電網(wǎng)波動(dòng)對(duì)電源和工作信號(hào)的干擾。
[0084]工作時(shí)，采集IGBT的CE兩端電壓Vce，通過運(yùn)放放大器U3處理進(jìn)入高速12位AD采樣芯片U4中，經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)傳輸給可編程邏輯芯片U2，可編程邏輯芯片U2經(jīng)過判斷后，控制驅(qū)動(dòng)脈沖的發(fā)送，出現(xiàn)短路故障時(shí)將驅(qū)動(dòng)脈沖降為負(fù)電平，驅(qū)動(dòng)IGBT關(guān)斷；通過SPI通信方式把IGBT故障狀態(tài)判定結(jié)果通過光耦U5傳給中央處理傳輸模塊2，同時(shí)通過SPI通信線接收來至中央處理傳輸模塊2的數(shù)據(jù)信息。
[0085]如圖8所示，本發(fā)明多個(gè)IGBT短路檢測(cè)和保護(hù)裝置在具體應(yīng)用實(shí)施例中結(jié)構(gòu)原理，采用前級(jí)檢測(cè)保護(hù)可編程芯片對(duì)IGBT進(jìn)行短路檢測(cè)和保護(hù)，由中央處理可編程芯片傳輸數(shù)據(jù)，前級(jí)檢測(cè)保護(hù)可編程芯片與Ul與中央處理可編程芯片通過光隔離或磁隔離，IGBT的發(fā)射極C級(jí)連接主回路電壓，實(shí)際應(yīng)用中為380?10000V電壓。
[0086]本發(fā)明采用可編程邏輯芯片完成短路檢測(cè)與保護(hù)功能，方便使用與擴(kuò)展，同時(shí)用于高壓環(huán)境時(shí)，將檢測(cè)保護(hù)模塊的可編程邏輯芯片放在高壓主回路側(cè)，其供電電源端與IGBT的發(fā)射級(jí)E端相連或通過一個(gè)電阻與IGBT的發(fā)射級(jí)E端相連，無需進(jìn)行隔離，直接進(jìn)行精確檢測(cè)和實(shí)時(shí)保護(hù)，突破傳統(tǒng)的可編程芯片只能工作在低壓環(huán)境，不能工作在高壓環(huán)境的束縛。
[0087]如圖9所示，本實(shí)施例中電源模塊的電路結(jié)構(gòu)，采用反激式開關(guān)電源，整流二極管DllO?D113將輸入的交流電或直流電都轉(zhuǎn)換成直流電，通過電阻RlOl和穩(wěn)壓二極管D106輸出給電源調(diào)整芯片UlOO提供電源，電源驅(qū)動(dòng)芯片UlOO控制開關(guān)管Ql開關(guān)，在變壓器Tl的原邊形成一個(gè)電壓脈沖，電壓脈沖通過變壓器Tl傳輸?shù)礁边?，由副邊通過二極管D102、電容ClOl產(chǎn)生一個(gè)正電壓，通過二極管D103、電容C102產(chǎn)生一個(gè)負(fù)電壓。
[0088]如圖10所示，本實(shí)施例中通信單元的電路結(jié)構(gòu)。通信電路采用帶隔離的RS485通信芯片U2 (ADM2483)進(jìn)行通信，Dl和D2為干擾抑制二極管，抑制通信過程中的干擾。
[0089]如圖11所示，本實(shí)施例中人機(jī)交互模塊電路接口，人機(jī)交互模塊3和中央處理傳輸模塊2通過標(biāo)號(hào)為U2的RS485隔離芯片相連,人機(jī)交互模塊3把數(shù)據(jù)傳給中央處理傳輸模塊2，中央處理傳輸模塊2把接收到各個(gè)短路檢測(cè)保護(hù)模塊I的數(shù)據(jù)傳給人機(jī)交互模塊3進(jìn)行顯示。
[0090]上述只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍的情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均應(yīng)落在本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種多個(gè)IGBT短路檢測(cè)和保護(hù)方法，其特征在于，步驟為: (1)向每個(gè)IGBT持續(xù)的發(fā)送正電平驅(qū)動(dòng)脈沖，IGBT接收驅(qū)動(dòng)脈沖并驅(qū)動(dòng)IGBT開通； (2)實(shí)時(shí)檢測(cè)每個(gè)IGBT兩端的電壓值，判斷是否大于預(yù)設(shè)的短路電壓門限值，若為是，判定為IGBT內(nèi)部開路故障并發(fā)送判定結(jié)果，轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟(4);若為否，轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟(3); (3)將檢測(cè)得到的短路電壓轉(zhuǎn)換為短路電流值并計(jì)算短路電壓與短路電流的目標(biāo)倍數(shù)，判斷目標(biāo)倍數(shù)是否大于預(yù)設(shè)的倍數(shù)門限值，若為是，判定為IGBT短路故障并發(fā)送判定結(jié)果，轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟(4);若為否，返回執(zhí)行步驟(2)； (4)將驅(qū)動(dòng)脈沖降為負(fù)電平，驅(qū)動(dòng)IGBT關(guān)斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多個(gè)IGBT短路檢測(cè)和保護(hù)方法，其特征在于，所述步驟(3)中將檢測(cè)得到的短路電壓轉(zhuǎn)換為短路電流值的方法為:將IGBT的短路電壓值和短路電流值的曲線表分為多個(gè)小段，按照下式得到每一段曲線短路電壓值和短路電流值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系將檢測(cè)得到的短路電壓轉(zhuǎn)換為短路電流值； Yn=KnX(Xn^ Xn+1) 其中，Yn為第η段的短路電流值，X為第η段的短路電壓值，Kn為第η段短路電壓與短路電流的倍數(shù)關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多個(gè)IGBT短路檢測(cè)和保護(hù)方法，其特征在于，將IGBT的短路電壓值和短路電流值的曲線表分為10個(gè)小段。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的多個(gè)IGBT短路檢測(cè)和保護(hù)方法，其特征在于，還包括步驟(1)前的IGBT短路損壞判定流程，具體實(shí)現(xiàn)方法為:檢測(cè)IGBT兩端的電壓，判定是否低于設(shè)置的短路電壓門限值，若為是，判定為IGBT短路損壞故障并發(fā)送判定結(jié)果，向IGBT發(fā)送負(fù)電平驅(qū)動(dòng)脈沖，驅(qū)動(dòng)IGBT關(guān)斷`；若為否，執(zhí)行步驟(1)。
5.一種多個(gè)IGBT短路檢測(cè)和保護(hù)裝置，其特征在于:包括多個(gè)短路檢測(cè)保護(hù)模塊(I)，每個(gè)所述短路檢測(cè)保護(hù)模塊(I)包括驅(qū)動(dòng)單元、短路檢測(cè)保護(hù)單元；每個(gè)所述驅(qū)動(dòng)單元向?qū)?yīng)的IGBT持續(xù)的發(fā)送正電平驅(qū)動(dòng)脈沖驅(qū)動(dòng)IGBT開通，每個(gè)所述短路檢測(cè)保護(hù)單元實(shí)時(shí)檢測(cè)對(duì)應(yīng)IGBT兩端的電壓值，判斷是否大于預(yù)設(shè)的短路電壓門限值，若為是，判定為IGBT內(nèi)部開路故障并發(fā)送判定結(jié)果，將正電平驅(qū)動(dòng)脈沖降為負(fù)電平，輸出給驅(qū)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)IGBT關(guān)斷；若為否，將短路電壓轉(zhuǎn)換為短路電流值并計(jì)算短路電壓與短路電流的目標(biāo)倍數(shù)，判斷目標(biāo)倍數(shù)是否大于預(yù)設(shè)的倍數(shù)門限值，若為是，判定為IGBT短路故障并發(fā)送判定結(jié)果，將正電平驅(qū)動(dòng)脈沖降為負(fù)電平，輸出給驅(qū)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)IGBT關(guān)斷，若為否，繼續(xù)執(zhí)行短路檢測(cè)保護(hù)單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多個(gè)IGBT短路檢測(cè)和保護(hù)裝置，其特征在于，所述短路檢測(cè)保護(hù)單元包括依次連接的短路電壓采集子單元、短路電流處理子單元和檢測(cè)結(jié)果輸出子單元；所述短路電壓采集子單元采集IGBT兩端的電壓，輸出給短路電流處理子單元，所述短路電流處理子單元將檢測(cè)得到的短路電壓轉(zhuǎn)換為短路電流、計(jì)算出短路電流值與短路電壓值的目標(biāo)倍數(shù)，根據(jù)預(yù)設(shè)的短路電壓門限值和倍數(shù)門限值判斷IGBT的故障狀態(tài)，由檢測(cè)結(jié)果輸出子單元輸出短路電流值及故障狀態(tài)判定結(jié)果。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多個(gè)IGBT短路檢測(cè)和保護(hù)裝置，其特征在于，所述短路電流處理子單元包括依次連接的放大器、高速AD轉(zhuǎn)換芯片以及可編程邏輯芯片；所述可編程邏輯芯片用于將短路電壓轉(zhuǎn)換為短路電流且計(jì)算得出短路電流與短路電壓的倍數(shù)，根據(jù)預(yù)設(shè)的短路電壓門限值及倍數(shù)門限值判斷IGBT的故障狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多個(gè)IGBT短路檢測(cè)和保護(hù)裝置，其特征在于，所述可編程邏輯芯片的供電電源端與IGBT的發(fā)射級(jí)E端相連或通過一個(gè)電阻與IGBT的發(fā)射級(jí)E極相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7或8所述的多個(gè)IGBT短路檢測(cè)和保護(hù)裝置，其特征在于，還包括與每個(gè)短路檢測(cè)保護(hù)模塊(I)連接的人機(jī)交互模塊(3 )，所述人機(jī)交互模塊(3 )包括參數(shù)設(shè)置單元及顯示觸控單元；所述參數(shù)設(shè)置單元，用來生成每個(gè)IGBT短路電壓值和短路電流值的對(duì)應(yīng)關(guān)系表，并設(shè)置短路電壓門限值和倍數(shù)門限值；所述顯示觸控單元，用來接收短路檢測(cè)保護(hù)模塊(I)輸出的故`障狀態(tài)判定結(jié)果并進(jìn)行顯示。
【文檔編號(hào)】H02H7/20GK103701104SQ201310746893
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】劉寶華, 廖曉斌, 楊珊華 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙奧托自動(dòng)化技術(shù)有限公司