本發(fā)明涉及一種igbt電路保護(hù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具備干擾抑制的igbt保護(hù)電路。

背景技術(shù)：

隨著軌道交通的騰飛，牽引變流器作為一個(gè)核心部件在國內(nèi)的發(fā)展也是越來越快，變流器模塊作為一種牽引變流器中的核心部件，在實(shí)際應(yīng)用中對其穩(wěn)定性、可靠性的要求也不斷提高。在電力牽引飛速發(fā)展的今天，牽引變流器的國產(chǎn)化、自主化進(jìn)程也變得越來越快。變流器模塊常采用的開關(guān)器件igbt，應(yīng)用的設(shè)備包括整流器、逆變器等，以兩并聯(lián)igbt的三電平模塊電路為例，變流器主電路工作電路如圖1所示，驅(qū)動(dòng)電路板控制igbt：t1、t2、t3、t4的工作。而每塊igbt驅(qū)動(dòng)板需要控制一個(gè)igbt或多個(gè)并聯(lián)igbt。

以三電平igbt模塊為例，其igbt驅(qū)動(dòng)電路主要完成對igbt開斷的控制，同時(shí)對其實(shí)現(xiàn)保護(hù)。如圖2所示，主電路工作時(shí)驅(qū)動(dòng)板實(shí)時(shí)測量igbt的ce之間的電壓值，根據(jù)igbt的工作特性，ce電壓值和igbt的電流值滿足一定的關(guān)系，所以一般會(huì)設(shè)定一個(gè)保護(hù)電壓閥值，當(dāng)ce電壓超出這個(gè)閥值時(shí)，igbt上流過的電流即為非正常的大電流，此時(shí)驅(qū)動(dòng)板就需要啟動(dòng)關(guān)斷保護(hù)斷開igbt，防止主電路過流而引發(fā)系統(tǒng)故障。目前已有的驅(qū)動(dòng)電路板基本上能夠滿足模塊的工作需要求，但是，當(dāng)長期使用時(shí)，或者在大電流運(yùn)行工況下運(yùn)行時(shí)，存在因驅(qū)動(dòng)電路板所受的干擾而導(dǎo)致保護(hù)錯(cuò)誤觸發(fā)，導(dǎo)致列車無法正常工作。

干擾的對驅(qū)動(dòng)電路板的影響主要表現(xiàn)在：1、當(dāng)干擾信號和檢測信號正向疊加時(shí)，會(huì)使得驅(qū)動(dòng)板保護(hù)電路判斷為主電路過流，使其無法達(dá)到正常工作的額定值，使其出現(xiàn)誤保護(hù)。如圖3（a），其中真實(shí)電壓為vce、干擾電壓vs、實(shí)測電壓vce’，滿足：vce’=vce+vs。真實(shí)電壓vce在t1時(shí)刻電壓并未超過閥值vmax，但實(shí)際測到的電壓vce’會(huì)疊加上一個(gè)干擾vs，使得邏輯電路判斷主電路過流，從而啟動(dòng)關(guān)斷保護(hù)，所以在t1時(shí)刻出現(xiàn)了誤保護(hù)。2、當(dāng)干擾信號和檢測信號負(fù)向疊加時(shí)，會(huì)使得保護(hù)電路無法判斷主電路過流，使得主電路過流運(yùn)行，存在燒毀的風(fēng)險(xiǎn)。如圖3（b）所示，在t1和t2時(shí)間段真實(shí)電壓vce超多了閥值，此時(shí)系統(tǒng)電流超過了保護(hù)值，應(yīng)該關(guān)斷igbt進(jìn)行保護(hù)，但是干擾vs為一個(gè)負(fù)值，使得檢測到的電壓vce’小于閥值vmax，保護(hù)并未實(shí)施。

因此，研究具備干擾抑制能力的igbt保護(hù)電路，具有現(xiàn)實(shí)的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種穩(wěn)定性好、可靠性高、結(jié)構(gòu)簡單、無需重新設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路板、實(shí)施成本低的具備干擾抑制的igbt保護(hù)電路。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：一種具備干擾抑制的igbt保護(hù)電路，包括保護(hù)觸發(fā)模塊和干擾抑制模塊；所述干擾抑制模塊包括e極干擾抑制模塊、和/或c極干擾抑制模塊；所述e極干擾抑制模塊用于獲取igbt的e極電信號，并進(jìn)行干擾抑制后輸出至保護(hù)觸發(fā)模塊；所述c極干擾抑制模塊用于獲取igbt的c極電信號，并進(jìn)行干擾抑制后輸出至保護(hù)觸發(fā)模塊；所述保護(hù)觸發(fā)模塊用于比較輸入的兩路電信號，并觸發(fā)保護(hù)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述c極干擾抑制模塊包括第一二極管、第一電阻、第一電容和第一運(yùn)算放大器；所述第一二極管的正極用于接收igbt的c極電信號，所述第一二極管的負(fù)極依次與所述第一電阻、第一運(yùn)算放大器串聯(lián)；所述第一運(yùn)算放大器的輸出端將電信號輸出至所述保護(hù)觸發(fā)模塊；所述第一電容的一端與所述第一運(yùn)算放大器的輸入端連接，另一端接地。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一電阻和第一電容對所述c極電信號的延時(shí)時(shí)間大于所述第一二極管的恢復(fù)時(shí)間。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述e極干擾抑制模塊包括第一電抗器、第二電阻、第三電阻、第二電容和第二二極管；所述第一電抗器的一端接收igbt的e極電信號，另一端與所述第二電阻串聯(lián)后輸出至所述保護(hù)觸發(fā)模塊；所述第三電阻與所述第二電容并聯(lián)，并聯(lián)的一端與所述第一電抗器的輸出端連接，另一端接地；所述第二二極管的正極與所述第二電阻的輸出端連接，另一端接地。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第二二極管為穩(wěn)壓二極管。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括并聯(lián)干擾抑制模塊；所述并聯(lián)干擾抑制模塊連接在兩個(gè)igbt的驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)控制信號端之間。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述并聯(lián)干擾抑制模塊包括第一電感，所述第一電感連接在兩個(gè)igbt的驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)控制信號端之間。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、本發(fā)明消除了進(jìn)入保護(hù)觸發(fā)電路中的干擾信號，從而大大的提高了保護(hù)觸發(fā)的準(zhǔn)確性，提高了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

2、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，通過少量器件即可實(shí)際對干擾的抑制，不需要重新設(shè)計(jì)igbt驅(qū)動(dòng)電路，大大降低了對現(xiàn)有產(chǎn)品的優(yōu)化改造成本，降低了優(yōu)化改造周期，經(jīng)濟(jì)成本及時(shí)間成本低、效率高、方便推廣使用。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中變流器所采用的igbt開關(guān)器件主電路示意圖。

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中igbt開關(guān)器件驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路示意圖。

圖3為現(xiàn)有技術(shù)中干擾信號對igbt保護(hù)觸發(fā)的影響示意圖。

圖4為本發(fā)明具體實(shí)施例應(yīng)用結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明具體實(shí)施例應(yīng)用結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明具體實(shí)施例應(yīng)用結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明具體實(shí)施例c極干擾抑制模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為本發(fā)明具體實(shí)施例e極干擾抑制模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合說明書附圖和具體優(yōu)選的實(shí)施例對本發(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。

本實(shí)施例的具備干擾抑制的igbt保護(hù)電路，包括保護(hù)觸發(fā)模塊和干擾抑制模塊；干擾抑制模塊包括e極干擾抑制模塊、和/或c極干擾抑制模塊；e極干擾抑制模塊用于獲取igbt的e極電信號，并進(jìn)行干擾抑制后輸出至保護(hù)觸發(fā)模塊；c極干擾抑制模塊用于獲取igbt的c極電信號，并進(jìn)行干擾抑制后輸出至保護(hù)觸發(fā)模塊；保護(hù)觸發(fā)模塊用于比較輸入的兩路電信號，并觸發(fā)保護(hù)。在本實(shí)施例中，e極干擾抑制模塊和c極干擾抑制模塊可以單獨(dú)使用，也可以組合使用。如圖4所示的電路只包括e極干擾抑制模塊，其中igbt1和igbt2并聯(lián)，因此，驅(qū)動(dòng)模塊a和驅(qū)動(dòng)模塊b可共用一個(gè)保護(hù)觸發(fā)模塊。如圖5所示的電路只包括c極干擾抑制模塊，其中igbt1和igbt2并聯(lián)，因此，驅(qū)動(dòng)模塊a和驅(qū)動(dòng)模塊b可共用一個(gè)保護(hù)觸發(fā)模塊。如圖6所示的電路同時(shí)包括e極干擾抑制模塊和c極干擾抑制模塊，其中igbt1和igbt2串聯(lián)，因此，驅(qū)動(dòng)模塊a和驅(qū)動(dòng)模塊b分別各設(shè)置一個(gè)驅(qū)動(dòng)保護(hù)模塊，分別對igbt1和igbt2的c極和e極的電信號進(jìn)行干擾抑制后，分別發(fā)送至各自的保護(hù)觸發(fā)模塊。當(dāng)然，同時(shí)包括e極干擾抑制模塊和c極干擾抑制模塊可以達(dá)到最佳的干擾抑制效果。如圖4、圖5和圖6中所示，邏輯運(yùn)算模塊根據(jù)變流器的控制單元（tcu）的控制命令進(jìn)行運(yùn)算，控制驅(qū)動(dòng)模塊a和驅(qū)動(dòng)模塊b驅(qū)動(dòng)igbt1和igbt2工作，保護(hù)觸發(fā)模塊對igbt的c極和e極間電壓進(jìn)行比較，通過比較電壓的大小判斷igbt是否過流，過流則觸發(fā)保護(hù)。

如圖7所示，c極干擾抑制模塊包括第一二極管d1、第一電阻r1、第一電容和第一運(yùn)算放大器y1；第一二極管d1的正極用于接收igbt的c極電信號，第一二極管d1的負(fù)極依次與第一電阻r1、第一運(yùn)算放大器y1串聯(lián)；第一運(yùn)算放大器y1的輸出端將電信號輸出至保護(hù)觸發(fā)模塊；第一電容的一端與第一運(yùn)算放大器y1的輸入端連接，另一端接地。在本實(shí)施例中，第一電容可以采用多個(gè)，如圖7中，包括電容c0和c1。第一電阻r1和第一電容對c極電信號的延時(shí)時(shí)間大于第一二極管的恢復(fù)時(shí)間。同時(shí)，該延時(shí)時(shí)間小于變流器系統(tǒng)對igbt開關(guān)響應(yīng)的最低要求時(shí)間。

如圖8所示，e極干擾抑制模塊包括第一電抗器l1、第二電阻r2、第三電阻r3、第二電容c2和第二二極管d2；第一電抗器l1的一端接收igbt的e極電信號，另一端與第二電阻r2串聯(lián)后輸出至保護(hù)觸發(fā)模塊；第三電阻r3與第二電容c2并聯(lián)，并聯(lián)的一端與第一電抗器l1的輸出端連接，另一端接地；第二二極管d2的正極與第二電阻r2的輸出端連接，另一端接地。其中，第二二極管d2為穩(wěn)壓二極管。

在本實(shí)施例中，如圖6所示，還包括并聯(lián)干擾抑制模塊；并聯(lián)干擾抑制模塊連接在兩個(gè)igbt的驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)控制信號端之間。并聯(lián)干擾抑制模塊包括第一電感，第一電感連接在兩個(gè)igbt的驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)控制信號端之間。通過并聯(lián)干擾抑制模塊，可以消除各驅(qū)動(dòng)模塊之間的共模干擾，增加驅(qū)動(dòng)模塊的穩(wěn)定性。

上述只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(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。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)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、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)。