CN102354959A - 一种功率器件过压保护系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种功率器件过压保护系统及其方法。一种采用功率器件过压保护系统的方法，包括如下步骤：检测步骤：所述泻放控制模块监视所述功率器件模块工作状态，如到达设定泻放条件，则泻放步骤：所述泻放控制模块闭合所述泻放回路，直到所述功率器件模块工作状态恢复到正常，则断开步骤：所述泻放控制模块断开所述泻放回路。

Description

一种功率器件过压保护系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种功率器件过压保护系统及其方法。

背景技术

功率器件是电力电子变换中的核心器件，通过控制它的导通和关断来达到控制输出电压，电流和频率的目的。由于功率器件占整个电力电子变换器成本的60%至80%，对它保护的成败也是直接关系到整个系统的成败。通常的保护方法有过流，过压，过温等，其中过流，过温是个累积量，功率器件本身也存在一定的承受能力，可以采用常规的保护方法来实现。但功率器件对电压是非常敏感的，几乎是瞬间过压就会烧坏功率器件。特别是在车载永磁电机的应用中，这种矛盾更加的突出。因此我们需要采用一些专门的手段来防止它过压，即使当电压变大时能将这部分能量泻放出去。一般的做法：当出现过压保护时直接关断功率器件通过电阻将多余的能量泻放掉，但该电阻的阻值一般有几十千欧，它的泻放能力是有限的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是能够给功率器件提供及时有效保护的功率器件过压保护系统及其方法。

本发明提供一种功率器件过压保护系统，包括：功率器件模块，还包括：与所述功率器件模块并联的泻放回路，以及控制所述泻放回路导通的泻放控制模块。

优选的，所述泻放回路包括：依次串联的泻放开关，以及泻放电阻。

优选的，所述泻放开关采用开关管。

优选的，用于采集所述功率器件模块工作状况的信息采集单元，以及与所述信息采集单元相连接的控制信号处理单元；所述控制信号处理单元根据输入的信号控制所述泻放回路。

优选的，所述信息采集单元包括：设置在所述泻放电阻附近以检测其温度是否达到过温的热敏电阻。

优选的，所述信息采集单元所采集的信号包括：所述功率器件模块的能使信号、过流信号、过压信号，以及所述泻放回路的能使信号。

优选的，所述过流信号包括：A相过流信号、B相过流信号、相过流信号，以及母线相过流信号。

相应的，本发明还提供一种采用所述的功率器件过压保护系统的方法，包括如下步骤：

检测步骤：所述泻放控制模块监视所述功率器件模块工作状态，如到达设定泻放条件，则

泻放步骤：所述泻放控制模块闭合所述泻放回路，直到所述功率器件模块工作状态恢复到正常，则

断开步骤：所述泻放控制模块断开所述泻放回路。

优选的，所述功率器件模块工作状态包括：所述功率器件模块的过温信号。

优选的，所述功率器件模块工作状态包括：所述功率器件模块的能使信号、过流信号、过压信号，以及所述泻放回路的能使信号。

与现有技术相比，采用上述技术方案的优点在于，经济实用安全可靠的功率器件过压保护方法，过增加由开关器件控制的一个电阻泻放回路，同时监测电阻温度防止过温。软件需要实时的监测故障状态以便恢复到正常状态。

附图说明

图1是本发明功率器件过压保护系统一种实施例的结构示意图；

图2是图1所示实施例中泻放控制模块的结构示意图；

图3是本发明功率器件过压保护方法一种实施例的流程图；

图4是图3所示实施例的部分流程的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明：

如图1和图2所示，在功率器件模块100并联增加一路泻放回路，包括：开关管Q7和泻放电阻R2。

开关管Q7由功率器件使能信号经过反向“与”开关管Q7使能信号后驱动。

正常情况下：功率器件控制逻辑在开关信号的控制下正常驱动功率器件模块100中的功率器件Q1、Q2、Q3、Q4、Q5和Q6，功率器件使能信号为有效。当出现过压，欠压，过流，过温，超速等安全故障时功率器件使能信号为无效，经过反向后“与”Q7使能信号相与把开关管Q7打开，通过泻放电阻R2将多余的能量泻放掉。

同时泻放控制模块还需要不断监测泻放电阻R2上的温度，防止过温。采用的方法是在所述泻放电阻R2附近以检测其温度是否达到过温的热敏电阻R3。

当温度超过某一数值，例如可以根据热敏器件R3的规格来定，时，Q7使能信号变为无效关断开关管Q7，从而切断泻放回路达到温度保护的目的。

其中，功率器件使能信号是本发明的关键和特点。它是硬件层面的信号，具体实现方法见图2。其中全部为硬件信号，只有当没有过流，过压，过温信号，使能信号有效时功率器件使能信号才发出，PWM脉冲信号才能正常的驱动功率器件。由于这几路信号均为硬件信号，它的实时性能得到很好的保证。当过压发生时能迅速的打开泻放回路，避免高压脉冲的出现。

如图3和图4所示，泻放控制模块主要起到两个方面的作用：

1、开关管Q7开通和关断；

2、作为硬件的补充冗余设计。

其中，任务10是泻放电阻R2的处理流程，任务11是过压的处理流程，它们都嵌入到泻放控制模块的主程序的背景循环中作为子任务被周期性的调用。

任务10：判断R2是否过温，当过温发生时关断开关管Q7使能信号保证安全工作，未达到温度上限开通Q7使能信号。

任务11：判断母线电压过压，过压时置过压标志位，开通Q7使能信号；如未过压判断热敏电阻R3是否故障，如故障则进入辅助模式打开开关管Q7，接着判断是否有过压标志，如有则关断Q7使能信号，避免开关管Q7的误动作。同时清除过压标志。如果热敏电阻R3正常则返回不做任何动作。

任务10和11互为补充，以热敏电阻R3的状态为准。当热敏电阻R3正常工作时任务11仅仅只是开通Q7使能信号，热敏电阻R3出现故障时任务11接过控制权，保证过压保护的有效性，达到冗余设计的目的。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1. 一种功率器件过压保护系统，包括：功率器件模块，其特征在于，还包括：与所述功率器件模块并联的泻放回路，以及控制所述泻放回路导通的泻放控制模块。

2.如权利要求1所述的功率器件过压保护系统，其特征在于，所述泻放回路包括：依次串联的泻放开关，以及泻放电阻。

3.如权利要求2所述的功率器件过压保护系统，其特征在于，所述泻放开关采用开关管。

4.如权利要求1所述的功率器件过压保护系统，其特征在于，所述泻放控制模块包括：用于采集所述功率器件模块工作状况的信息采集单元，以及与所述信息采集单元相连接的控制信号处理单元；所述控制信号处理单元根据输入的信号控制所述泻放回路。

5.如权利要求2所述的功率器件过压保护系统，其特征在于，所述信息采集单元包括：设置在所述泻放电阻附近以检测其温度是否达到过温的热敏电阻。

6.如权利要求2所述的功率器件过压保护系统，其特征在于，所述信息采集单元所采集的信号包括：所述功率器件模块的能使信号、过流信号、过压信号，以及所述泻放回路的能使信号。

7.如权利要求6所述的功率器件过压保护系统，其特征在于，所述过流信号包括：A相过流信号、B相过流信号、相过流信号，以及母线相过流信号。

8.一种采用如权利要求1所述的功率器件过压保护系统的方法，其特征在于，包括如下步骤：

检测步骤：所述泻放控制模块监视所述功率器件模块工作状态，如到达设定泻放条件，则

泻放步骤：所述泻放控制模块闭合所述泻放回路，直到所述功率器件模块工作状态恢复到正常，则

断开步骤：所述泻放控制模块断开所述泻放回路。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述功率器件模块工作状态包括：所述功率器件模块的过温信号。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述功率器件模块工作状态包括：所述功率器件模块的能使信号、过流信号、过压信号，以及所述泻放回路的能使信号。

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