CN102904217A - 二极管箝位式三电平igbt驱动保护电路和模块及其拓扑装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二极管箝位式三电平IGBT驱动保护电路和模块及其拓扑装置。本发明实施例中的内管IGBT驱动保护电路与现有技术相比，内管IGBT驱动保护电路去除了IGBT关断电路和阻断电路，将IGBT的开通与关断交由数字信号处理电路来控制，使得内管IGBT不会被任意关断，并控制外管IGBT先于内管IGBT被关断，从而使得母线电压不会加载在内管IGBT上而损坏内管IGBT，有效地保护了内管IGBT，并且，由于本发明实施例提供的内管IGBT驱动保护电路减少了IGBT关断电路和阻断电路，并不使用专门的驱动模块，节约了成本，同时减少了驱动单元占用面积，易于装配。

Description

二极管箝位式三电平IGBT驱动保护电路和模块及其拓扑装置

技术领域

本发明涉及电力电子领域，具体涉及一种二极管箝位式三电平IGBT驱动保护电路和模块及其拓扑装置。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT)是电力晶体管和功率场效应管组成的复合器件，由于其具有输入阻抗高、工作速度快、耐压高以及能正常工作于几十KHz频率范围内，故在采用二极管箝位三电平拓扑的电力电子装置中占据了主导地位，例如中高压变频器、风电、SVG、UPS等大都采用IGBT作为主要的功率开关器件。二极管箝位的三电平拓扑电路如图1所示，T1，T2，T3，T4是IGBT，T1和T4简称为外管，T2和T3简称为内管，D1、D2、D3、D4是和IGBT并联的续流二极管，D5、D6是箝位二极管，对外管电压能起到箝位作用。

目前大部分三电平拓扑的驱动保护电路都采用驱动光耦或者专用的驱动模块进行IGBT的驱动，这种驱动电路的特点是在检测到短路故障时，会自己关掉IGBT，然后发送故障信号给数字信号处理电路（Digital Signal Processor，简称DSP），并在几十微秒内，阻断PWM信号的输入。

在此电路的研究和实践过程中，本发明的发明人发现，由于二极管箝位的三电平拓扑电路中箝位二极管只能保证外管被可靠箝位，而内管不会被箝位，因此，当短路故障发生的时候，若内管先于外管被关断或者与外管同时被关断的话，就会导致母线电压加在内管上而使得内管被损坏。

发明内容

本发明实施例提供一种二极管箝位式三电平IGBT驱动保护电路和模块及其拓扑装置，以期使得IGBT驱动保护电路中IGBT得到有效保护。

本发明实施例提供一种二极管箝位式三电平IGBT驱动保护电路，包括：

数字信号处理电路、PWM脉冲信号电路、PWM脉冲处理电路、功率放大电路、故障检测电路、故障信号产生电路；

所述数字信号处理电路用于产生PWM脉冲；

所述PWM脉冲信号电路用于对所述数字信号处理电路产生的PWM脉冲进行光耦隔离；

所述PWM脉冲处理电路与所述PWM脉冲信号电路相连，用于对PWM脉冲进行电平转换处理；

所述功率放大电路与所述PWM脉冲处理电路相连，用于对PWM脉冲进行功率放大处理后形成IGBT驱动信号，然后将所述IGBT驱动信号发送给IGBT；

所述故障检测电路与所述IGBT相连，用于检测所述IGBT的短路故障；

所述故障信号产生电路用于当所述故障检测电路检测到短路故障时，产生故障信号并将其发送给所述数字信号处理电路；

所述数字信号处理电路还用于当接收到所述故障信号产生电路发送的故障信号后，发送关断IGBT的PWM脉冲，使得IGBT被关断。

本发明实施例还提供一种二极管箝位式三电平IGBT驱动保护模块，该模块包括外管IGBT驱动保护电路和内管IGBT驱动保护电路；

所述外管IGBT驱动保护电路和内管IGBT驱动保护电路均采用如权利要求1所述的二极管箝位式三电平IGBT驱动保护电路,并且所述外管IGBT驱动保护电路中的数字信号处理电路和所述内管IGBT驱动保护电路中的数字信号处理电路为同一个数字信号处理电路；

所述数字信号处理电路还用于当接收到故障信号时，分别在预设时刻发送关断外管IGBT和内管IGBT的PWM脉冲，使得所述外管IGBT先于所述内管IGBT被关断。

进一步的，所述外管IGBT驱动保护电路还包括阻断电路和IGBT关断电路；

所述阻断电路一端与所述故障检测电路相连，用于当所述故障检测电路检测到短路故障时，在预设时间长度内阻断所述PWM脉冲处理电路向所述功率放大电路发送PWM脉冲；

所述IGBT关断电路与所述故障检测电路相连，用于当所述故障检测电路检测到短路故障时，控制所述PWM脉冲处理电路向所述功率放大电路发送关断IGBT的PWM脉冲。

本发明实施例还提供一种二极管箝位式三电平拓扑装置，包括：第一驱动保护模块、第二驱动保护模块、第一IGBT模块和第二IGBT模块，所述第一驱动保护模块用于驱动和保护所述第一IGBT模块，所述第二驱动保护模块用于驱动和保护所述第二IGBT模块；

所述第一驱动保护模块和第二驱动保护模块均采用如权利要求2至7任一项所述的二极管箝位式三电平IGBT驱动保护模块；

所述第一IGBT模块包括第一外管IGBT和第一内管IGBT，所述第二IGBT模块包括第二外管IGBT和第二内管IGBT。

本发明实施例提供的二极管箝位式三电平IGBT驱动保护电路包括数字信号处理电路、PWM脉冲信号电路、PWM脉冲处理电路、功率放大电路、故障检测电路、故障信号产生电路，与现有技术相比较，本发明提供的IGBT驱动保护电路去除了IGBT关断电路和阻断电路，IGBT的开通和关断都由数字信号处理电路来控制，保证了IGBT不会被任意关断，从而使得母线电压不会全加载在IGBT上，有效地保护了IGBT；并且，由于本发明实施例提供的IGBT驱动保护电路减少了IGBT关断电路和阻断电路，并不使用专门的驱动模块，节约了成本，同时减少了驱动保护电路占用面积，易于装配；

本发明实施例所提供的一种二极管箝位式三电平IGBT驱动保护模块中的数字信号处理电路用于当接收到故障信号时，分别在预设时刻发送关断外管IGBT和内管IGBT的PWM脉冲，使得外管IGBT先于内管IGBT被关断。该IGBT驱动保护电路模块化，能够进行独立安装和拆卸，提高了IGBT驱动保护电路的通用性，从而提高产品开发效率和减小产品维护成本。

同时，本发明实施例中分立器件构成的数字信号处理电路、PWM脉冲信号电路、PWM脉冲处理电路、功率放大电路、故障检测电路、故障信号产生电路、IGBT关断电路及阻断电路使得二极管箝位式三电平拓扑装置的定制或设计变得非常灵活方便。

附图说明

图1是现有技术二极管箝位式三电平电路拓扑图；

图2是本发明实施例的一种内管IGBT驱动保护电路和外管IGBR驱动保护电路的基本结构示意图；

图3是本发明实施例的另一种外管IGBT驱动保护电路的的基本结构示意图；

图4是本发明实施例提供的包含阻断电路的电路拓扑结构示意图；

图5是本发明实施例提供的包含IGBT关断电路的电路拓扑结构示意图；

图6是本发明实施例提供的二极管箝位式三电平拓扑装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种二极管箝位式三电平IGBT驱动保护电路和模块及其拓扑装置，以期满足IGBT驱动保护电路中IGBT有效保护的要求。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种二极管箝位式三电平IGBT驱动保护电路，包括：数字信号处理电路、PWM脉冲信号电路、PWM脉冲处理电路、功率放大电路、故障检测电路、故障信号产生电路；

所述数字信号处理电路用于产生PWM脉冲；

所述PWM脉冲信号电路用于对所述数字信号处理电路产生的PWM脉冲进行光耦隔离；

所述PWM脉冲处理电路与所述PWM脉冲信号电路相连，用于对PWM脉冲进行电平转换处理；

所述功率放大电路与所述PWM脉冲处理电路相连，用于对PWM脉冲进行功率放大处理后形成IGBT驱动信号，然后将所述IGBT驱动信号发送给IGBT；

所述故障检测电路与所述IGBT相连，用于检测所述IGBT的短路故障；

所述故障信号产生电路用于当所述故障检测电路检测到短路故障时，产生故障信号并将其发送给所述数字信号处理电路；

所述数字信号处理电路还用于当接收到所述故障信号产生电路发送的故障信号后，发送关断IGBT的PWM脉冲，使得IGBT被关断。

由上可见，本发明实施例提供的IGBT驱动保护电路包括数字信号处理电路，PWM脉冲信号电路、PWM脉冲处理电路、功率放大电路、故障检测电路、故障信号产生电路，与现有技术相比，本发明提供的IGBT驱动保护电路去除了用于自动立即关断IGBT的IGBT关断电路和用于阻断正常PWM脉冲的阻断电路，将IGBT的开通和关断交由数字信号处理电路来控制，保证了IGBT不会被任意关断，从而使得母线电压不会全加载在IGBT上，有效地保护了IGBT；并且，由于本发明实施例提供的IGBT驱动保护电路减少了IGBT关断电路和阻断电路，并不使用专门的驱动模块，节约了成本，同时减少了驱动单元占用面积，易于装配。

参见图2所示，本发明实施例提供另一种二极管箝位式三电平IGBT驱动保护电路200，用于驱动和保护IGBT100，二极管箝位式三电平IGBT驱动保护电路200包括：数字信号处理电路201、PWM脉冲信号电路202、PWM脉冲处理电路203、功率放大电路204、故障检测电路205、故障信号产生电路206；

数字信号处理电路201用于产生PWM脉冲；

PWM脉冲信号电路202用于对数字信号处理电路201所产生的PWM脉冲进行光耦隔离；

PWM脉冲处理电路203与PWM脉冲信号电路202相连，用于对PWM脉冲进行电平转换处理；

功率放大电路204与PWM脉冲处理电路203相连，用于对PWM脉冲进行功率放大处理后形成IGBT驱动信号，然后将所述IGBT驱动信号发送给IGBT100；

故障检测电路205与IGBT100相连，用于检测IGBT100的短路故障；

故障信号产生电路206用于当故障检测电路205检测到短路故障时，产生故障信号并将其发送给数字信号处理电路201；

数字信号处理电路201还用于当接收到故障信号产生电路206发送的故障信号后，发送关断IGBT100的PWM脉冲，使得IGBT100被关断。

需要说明的是，本发明实施例提供的二极管箝位式三电平IGBT驱动保护电路特别适用于二极管箝位式三电平拓扑电路中内管IGBT的驱动和保护，由于本发明实施例提供的驱动保护电路将内管IGBT的开通和关断都交由数字信号处理电路来控制，因此保证了内管IGBT不会被任意关断，从而保重了母线电压不会全部加载在内管IGBT上，有效保护了内管IGBT；

由上可见，本发明实施例提供的二极管箝位式三电平IGBT驱动保护电路200对IGBT的驱动和关断全部交由数字信号处理电路201来控制，与现有技术相比，去除了独立关断IGBT100的IGBT关断电路和用于阻断正常PWM脉冲的阻断电路，使得IGBT100不会在任意时刻被关断，由数字信号处理电路201来保证IGBT的关断时刻，也保证了不会因为IGBT100的关断使得母线电压全部加载在IGBT100上，有效地保护了IGBT100；并且，由于本发明实施例提供的IGBT驱动保护电路中减少了IGBT关断电路和阻断电路，并不适用专门的驱动模块，节约了生产成本，同时减少IGBT驱动保护电路占用面积，易于装配。

本发明实施例还提供一种二极管箝位式三电平IGBT驱动保护模块，包括：外管IGBT驱动保护电路和内管IGBT驱动保护电路；

所述外管IGBT驱动保护电路和内管IGBT驱动保护电路均采用上述二极管箝位式三电平IGBT驱动保护电路；

并且，所述外管IGBT驱动保护电路中的数字信号处理电路和所述内管IGBT驱动保护电路中的数字信号处理电路为同一个数字信号处理电路；

所述数字信号处理电路还用于当接收到故障信号时，分别在预设时刻发送关断外管IGBT和内管IGBT的PWM脉冲，使得所述外管IGBT先于所述内管IGBT被关断。

需要说明的是，当电路发生短路故障时，外管IGBT驱动保护电路或者内管IGBT驱动保护电路中的故障检测电路都能检测到该故障，当数字信号处理电路接收到外管IGBT驱动保护电路或者内管IGBT驱动保护电路中的故障信号产生电路发送的故障信号时，数字信号处理电路先发出关断外管IGBT的PWM脉冲，延迟预设时间后再发出关断内管IGBT的PWM脉冲，使得外管IGBT先于内管IGBT被关断。所述延迟预设时间约为5毫秒左右，通过数字信号处理电路中的控制软件实现。

进一步的，外管IGBT驱动保护电路和内管IGBT驱动保护电路集成在同一块PCB电路板上，以使得本发明实施例所述的驱动保护模块较好地集成化、一体化。

由上可见，本实施例所提供的二极管箝位式IGBT驱动保护模块将外管IGBT和内管IGBT的开通和关断都交由数字信号处理电路来控制，使得外管IGBT和内管IGBT的关断顺序得到控制，由于数字信号处理电路先向外管发送关断的PWM脉冲，后向内管发送关断的PWM脉冲，使得外管IGBT先于内管IGBT被关断，因此避免了发生短路故障时母线电压全部加载在内管IGBT上导致内管IGBT被损坏的问题；并且该IGBT驱动保护模块在三电平拓扑装置中有较好的通用性，例如可通用于三电平变频器的三相整流桥IGBT和三相逆变桥IGBT，可以独立安装或拆卸，提高了产品开发效率，减小了产品维护成本。另外，该IGBT驱动保护模块中的外管IGBT驱动保护电路和内管IGBT驱动保护电路均去除了IGBT关断电路和阻断电路，节约了大量成本，并减小了电路板所占体积。

为了在发生短路故障时更好的保护IGBT，实现双重保险关断，本发明实施例提供另一种二极管箝位式三电平IGBT驱动保护模块，包括外管IGBT驱动保护电路和内管IGBT驱动保护电路；外管IGBT驱动保护电路参见图3所示，内管IGBT驱动保护电路参见图2所示。

内管IGBT驱动保护电路200包括PWM脉冲信号电路202、PWM脉冲处理电路203、功率放大电路204、故障检测电路205和故障信号产生电路206；

外管IGBT驱动保护电路300包括PWM脉冲信号电路202、PWM脉冲处理电路203、功率放大电路204、故障检测电路205、故障信号产生电路206、阻断电路207和IGBT关断电路208；

同时，内管IGBT驱动保护电路和外管IGBT驱动保护电路还共同包括一个数字信号处理电路201，即数字处理电路201既向内管IGBT发送PWM脉冲，又向外管IGBT发送PWM脉冲；

数字信号处理电路201用于产生PWM脉冲；PWM脉冲信号电路202用于对数字信号处理电路201所产生的PWM脉冲进行光耦隔离；PWM脉冲处理电路203与PWM脉冲信号电路202相连，用于对PWM脉冲进行电平转换处理；功率放大电路204与PWM脉冲处理电路203相连，用于对PWM脉冲进行功率放大处理后形成IGBT驱动信号，然后将所述IGBT驱动信号发送给IGBT100；故障检测电路205与IGBT100相连，用于检测IGBT100的短路故障；故障信号产生电路206用于当故障检测电路205检测到短路故障时，产生故障信号并将其发送给数字信号处理电路201；

数字信号处理电路201还用于当接收到故障信号时，向PWM脉冲信号电路202发送关断IGBT的PWM脉冲；

阻断电路207一端与故障检测电路205相连，用于当故障检测电路205检测到短路故障时，在预设时间长度内阻断PWM脉冲处理电路203向功率放大电路204发送PWM脉冲；

IGBT关断电路208与故障检测电路205相连，用于当故障检测电路205检测到短路故障时，控制PWM脉冲处理电路203向功率放大电路204发送关断IGBT的PWM脉冲。

需要说明的是，当外管IGBT驱动保护电路300中的故障检测电路205检测到短路故障时，IGBT关断电路立马将外管IGBT关断，而在故障信号传送到数字信号处理电路201之前，数字信号处理电路201仍然是在发送正常的PWM脉冲，为了防止外管IGBT被打开，因此设置了阻断电路207，阻断电路207用于阻断该正常的PWM脉冲到达外管IGBT，阻断时间约6.3毫秒，经过这段时间，数字信号处理电路201已收到来自故障信号产生电路206所发出的故障信号，并发出关断IGBT的PWM脉冲，那么外管IGBT将继续保持关断状态，不会被打开；

内管IGBT驱动保护电路200中的故障检测电路205检测到短路故障时，从故障检测电路205检测到故障、故障信号产生电路206产生故障信号，再到数字信号处理电路201接收故障信号和发送关断内管IGBT的PWM脉冲，该PWM脉冲再经过PWM信号电路202、PWM信号处理电路203、功率放大电路204，这需要经过一小段时间，这些因素保证了内管IGBT不会被马上关断；

并且本实施例中的数字信号处理电路201会在收到故障信号时，先发送关断外管IGBT的PWM脉冲、再发送关断内管IGBT的PWM脉冲，因此为快速关断外管IGBT并使外管IGBT保持在关断状态加上了双保险。

进一步的，本发明实施例中的阻断电路207的结构参见图4所示，包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和电容C；第一电阻R1和第二电阻R2组成串联电路，电容C与该串联电路并联组成并联电路，并联电路的一端与故障检测电路205相连，另一端与第三电阻R3的一端相连，第三电阻R3的另一端与PWM脉冲处理电路203相连；

需要说明的是，在电路正常工作的情况下，当输入的PWM脉冲为低电平时，则PWM脉冲处理电路203中的三极管Q1饱和导通，驱动信号GT1为高电平，通过功率放大电路204驱动IGBT导通；当输入的PWM脉冲为高电平时，三极管Q1截止，驱动信号GT1为低电平，实现IGBT负电压关断，电路正常工作时，故障检测电路205输出的信号F-VCE为高电平，阻断电路207两端电压相同，阻断电路207不起作用。

当故障检测电路205检测到短路故障时，故障检测电路205输出的信号F-VCE变为低电平，因电容C上的电压不能突变，电容C相当于导通状态，阻断电路207中的第三电阻R3和PWM脉冲处理电路203中的第五电阻R5分压，三极管Q1的发射极端GQ1电压变低，从而三极管Q1导通，此时，不论输入的PWM脉冲是高电平还是低电平，三极管Q1都处于导通状态，电容C不断充电，两端电压升高，当经过一段时间后，如6.3毫秒，电容C充电完毕，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第五电阻R5分压，三极管Q1的发射极端GQ1电压升高，三极管Q1的导通和关断受输入的PWM脉冲控制，阻断电路工作完毕。

本发明实施中的IGBT关断电路的结构参见图5所示，IGBT关断电路包括第一二极管D1和第四电阻R4，第一二极管D1的阴极与故障检测电路205相连，第一二极管D1的阳极与第四电阻R4的一端相连，第四电阻R4的另一端与PWM脉冲处理电路203的输出端相连;进一步的，IGBT关断电路还包括第二二极管D2，第二二极管D2与第一二极管D1并联，使得IGBT关断电路更快地对外管IGBT进行关断。

需要说明的是，在电路正常工作的情况下，故障检测电路205输出的信号F-VCE为高电平，IGBT关断电路不起作用，当故障检测电路205检测到短路故障时，F-VCE变为低电平，此时IGBT关断电路中的第一二极管D1导通，第四电阻R4连接PWM脉冲处理电路203的一端GT1的电势被拉低，从而实现IGBT负电压关断。

本发明上述实施例中提供的阻断电路和IGBT关断电路均由分立器件构成，对电路的定制或设计较灵活方便。

由上可见，本实施例提供的二极管箝位式三电平IGBT驱动保护模块包括外管IGBT驱动保护电路和内管IGBT驱动保护电路，当电路发生短路故障时，外管IGBT驱动保护电路中的IGBT关断电路立即将外管IGBT关断，待数字信号处理电路收到故障信号时，数字信号处理电路再发出关断IGBT的PWM脉冲，使得内管IGBT也被关断，由于内管IGBT后于外管IGBT被关断，所以母线电压不会全部加载在内管IGBT上，有效地保护了内管IGBT；并且，由于本发明实施例提供中的内管IGBT驱动保护电路减少了IGBT关断电路和阻断电路，并不使用专门的驱动模块，节约了成本，同时减少了驱动单元占用面积，易于装配；同时该IGBT驱动保护模块在三电平拓扑装置中可以独立安装或拆卸，提高了产品开发效率，减小了产品维护成本。

本发明实施例还提供一种二极管箝位式三电平拓扑装置，该装置包括：

第一驱动保护模块、第二驱动保护模块、第一IGBT模块和第二IGBT模块，所述第一驱动保护模块用于驱动和保护所述第一IGBT模块，所述第二驱动保护模块用于驱动和保护所述第二IGBT模块；

所述第一驱动保护模块和第二驱动保护模块均采用如上述任一实施例所述的二极管箝位式三电平IGBT驱动保护模块；

所述第一IGBT模块包括第一外管IGBT和第一内管IGBT，所述第二IGBT模块包括第二外管IGBT和第二内管IGBT。

需要说明的是，上述第一外管IGBT的发射极与第一箝位二极管的负极相连；所述第二外管IGBT的集电极与第二箝位二极管的正极相连。

进一步的，第一IGBT模块和第一驱动保护模块集成为一体，第二IGBT模块和第二驱动保护模块集成为一体。

由上可见，本发明实施例提供的二极管箝位式三电平拓扑装置中第一驱动保护模块和第二驱动保护模块中的IGBT驱动保护电路均去除IGBT关断电路和阻断电路，或者仅内管IGBT驱动保护电路中去除掉IGBT关断电路和阻断电路，当电路发生故障时，内管IGBT不会被立马关断，而是经过一段时间后由数字信号处理电路关断，数字信号处理电路保证了内管IGBT后于外管IGBT被关断，从而使得母线电压不会全加载在内管IGBT上，有效地保护了内管IGBT；并且该装置能够进行模块化安装和拆卸，提高了IGBT驱动保护电路的通用性，从而提高产品开发效率和减小产品维护成本。

本发明实施例还提供另一种二极管箝位式三电平拓扑装置，该装置包括第一驱动保护模块、第二驱动保护模块、第一IGBT模块和第二IGBT模块，所述第一驱动保护模块用于驱动和保护所述第一IGBT模块，所述第二驱动保护模块用于驱动和保护所述第二IGBT模块；

第一驱动保护模块和第二驱动保护模块为上述任一实施例所提供的二极管箝位式三电平IGBT驱动保护模块；

第一IGBT模块和第二IGBT模块参见图6所示，第一IGBT模块包括第一外管T1和第一内管T2，第二IGBT模块包括第二外管T4和第二内管T3，第一外管T1的发射极与第一箝位二极管D5的负极相连，第二外管T4的集电极与第二箝位二极管D6的正极相连。需要说明的是，第一IGBT模块还包括第一续流二极管D1、第二续流二极管D2，T1、T2、D1和D2封装在一起以形成第一IGBT模块；第二IGBT模块还包括第三续流二极管D3、第四续流二极管D4，T3、T4、D3和D4封装在一起以形成第二IGBT模块。

本发明实施例提供的拓扑装置中的第一IGBT模块和第二IGBT模块中的IGBT串联在一起，因此任一IGBT发生短路故障时，第一驱动保护模块和第二驱动保护模块中的故障检测电路均能检测到该短路故障，由数字信号处理电路先发送关断外管IGBT的PWM脉冲，再发送关断内管IGBT的PWM脉冲；或者IGBT关断电路即刻关断外管IGBT，然后待数字信号处理电路接收到故障信号后发送关断IGBT的PWM脉冲，因此保证了内管IGBT后于外管IGBT被关断，从而使得母线电压不会全加载在内管IGBT上，有效地保护了IGBT；并且，由于本发明实施例提供的IGBT驱动保护电路减少了IGBT关断电路和阻断电路，并不使用专门的驱动模块，节约了成本，同时减少了驱动保护电路占用的面积，易于装配；进一步的，本发明实施例提供的二极管箝位式三电平拓扑装置的第一IGBT模块、第二IGBT模块、第一IGBT驱动保护模块和第二IGBT驱动保护模块均为集成化一体化的器件，且第一IGBT模块和第一驱动保护模块连接成一体，第二IGBT模块和第二驱动保护模块连接成一体，因此整个三电平拓扑装置非常方便进行模块化安装和拆卸，提高了IGBT驱动保护电路及其模块的通用性，从而提高产品开发效率和减小产品维护成本。

以上对本发明实施例所提供的二极管箝位式三电平IGBT驱动保护电路和模块及其拓扑装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种二极管箝位式三电平IGBT驱动保护电路，其特征在于，包括数字信号处理电路、PWM脉冲信号电路、PWM脉冲处理电路、功率放大电路、故障检测电路、故障信号产生电路；

所述数字信号处理电路用于产生PWM脉冲；

所述PWM脉冲信号电路用于对所述数字信号处理电路产生的PWM脉冲进行光耦隔离；

所述PWM脉冲处理电路与所述PWM脉冲信号电路相连，用于对PWM脉冲进行电平转换处理；

所述功率放大电路与所述PWM脉冲处理电路相连，用于对PWM脉冲进行功率放大处理后形成IGBT驱动信号，然后将所述IGBT驱动信号发送给IGBT；

所述故障检测电路与所述IGBT相连，用于检测所述IGBT的短路故障；

所述故障信号产生电路用于当所述故障检测电路检测到短路故障时，产生故障信号并将其发送给所述数字信号处理电路；

所述数字信号处理电路还用于当接收到所述故障信号产生电路发送的故障信号后，发送关断IGBT的PWM脉冲，使得IGBT被关断。

2.一种二极管箝位式三电平IGBT驱动保护模块，其特征在于，包括外管IGBT驱动保护电路和内管IGBT驱动保护电路；

所述外管IGBT驱动保护电路和内管IGBT驱动保护电路均采用如权利要求1所述的二极管箝位式三电平IGBT驱动保护电路,并且所述外管IGBT驱动保护电路中的数字信号处理电路和所述内管IGBT驱动保护电路中的数字信号处理电路为同一个数字信号处理电路；

所述数字信号处理电路还用于当接收到故障信号时，分别在预设时刻发送关断外管IGBT和内管IGBT的PWM脉冲，使得所述外管IGBT先于所述内管IGBT被关断。

3.根据权利要求2所述的二极管箝位式三电平IGBT驱动保护模块，其特征在于，所述外管IGBT驱动保护电路还包括阻断电路和IGBT关断电路；

所述阻断电路一端与所述故障检测电路相连，用于当所述故障检测电路检测到短路故障时，在预设时间长度内阻断所述PWM脉冲处理电路向所述功率放大电路发送PWM脉冲；

所述IGBT关断电路与所述故障检测电路相连，用于当所述故障检测电路检测到短路故障时，控制所述PWM脉冲处理电路向所述功率放大电路发送关断IGBT的PWM脉冲。

4.根据权利要求2所述的二极管箝位式三电平IGBT驱动保护模块，其特征在于，所述外管IGBT驱动保护电路和内管IGBT驱动保护电路集成在一块PCB电路板上。

5.根据权利要求3所述的二极管箝位式三电平IGBT驱动保护模块，其特征在于，所述阻断电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和电容；

所述第一电阻和第二电阻组成串联电路；所述电容与所述串联电路组成并联电路；所述并联电路的一端与所述故障检测电路相连，另一端与所述第三电阻的一端相连，所述第三电阻的另一端与所述PWM脉冲处理电路相连。

6.根据权利要求3所述的二极管箝位式三电平IGBT驱动保护模块，其特征在于，所述IGBT关断电路包括第一二极管和第四电阻；

所述第一二极管的阴极与所述故障检测电路相连，第一二极管的阳极与所述第四电阻的一端相连，所述第四电阻的另一端与所述PWM脉冲处理电路相连。

7.根据权利要求6所述的二极管箝位式三电平IGBT驱动保护模块，其特征在于，所述IGBT关断电路还包括第二二极管，所述第二二极管与所述第一二极管并联。

8.一种二极管箝位式三电平拓扑装置，其特征在于，包括第一驱动保护模块、第二驱动保护模块、第一IGBT模块和第二IGBT模块，所述第一驱动保护模块用于驱动和保护所述第一IGBT模块，所述第二驱动保护模块用于驱动和保护所述第二IGBT模块；

所述第一驱动保护模块和第二驱动保护模块均采用如权利要求2至7任一项所述的二极管箝位式三电平IGBT驱动保护模块；

所述第一IGBT模块包括第一外管IGBT和第一内管IGBT，所述第二IGBT模块包括第二外管IGBT和第二内管IGBT。

9.根据权利要求8所述的二极管箝位式三电平拓扑装置，其特征在于，所述第一外管IGBT的发射极与第一箝位二极管的负极相连；所述第二外管IGBT的集电极与第二箝位二极管的正极相连。

10.根据权利要求8所述的二极管箝位式三电平拓扑装置，其特征在于，所述第一IGBT模块和第一驱动保护模块集成为一体，所述第二IGBT模块和第二驱动保护模块集成为一体。

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