CN104270129B - 一种变流器的igbt驱动接收与故障反馈电路 - Google Patents

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李岩
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Abstract

本发明涉及船舶电力推进系统中变流器中IGBT功率模块的驱动信号和故障信号的传递电路，具体为一种变流器的IGBT驱动接收与故障反馈电路，包括差分信号形成电路和差分信号处理电路，差分信号形成电路包括高速MSOFET驱动器U1，差分信号处理电路包括高速光耦合器U2、第一施密特反相器U3A和第二施密特反相器U3B，该电路采用高速驱动器将单电平信号转变为差分信号，通过长距离传输后，通过光电耦合器将差分信号转换为单电平信号，通过合适的阻容电路配合，很好的实现了信号的完整性，解决了IGBT功率模块的驱动信号不能被可靠传递和故障信号不能实时传递的问题。

Description

一种变流器的IGBT驱动接收与故障反馈电路
技术领域
本发明涉及船舶电力推进系统中变流器中IGBT功率模块的驱动信号和故障信号的传递电路，具体为一种变流器的IGBT驱动接收与故障反馈电路。
背景技术
根据实验结果采用电力推进系统的船舶在机动性、应急能力、动力性能、经济性、振动噪声、船舶操纵、布置和安全可靠性等方面比传统船舶具有明显优点，电力推进系统包括柴油机、变流器、推进电机，其中变流器将柴油机、齿轮箱、推进电机、船舶状态、船舶车钟等的信息收集起来并综合各种信息实现电推进船舶的控制与保护。变流器中的IGBT是实现所有能量转换的关键部件，其驱动接收与故障反馈显得尤为重要。变流器在实际应用中，随着功率等级提高、IGBT驱动板与IGBT功率模块距离拉长、电磁环境更复杂后，IGBT功率模块的PWM驱动脉冲抗干扰能力、传输距离等都提出了更高的要求。因此需要发明一种电推进船舶变流器的IGBT驱动接收与故障反馈电路，其具有传输距离长、抗冲击性好、抗干扰能力强等突出优点，能够满足电推进变流器对可靠性、实时性的要求。
发明内容
本发明为了解决IGBT功率模块的驱动信号不能被可靠传递和故障信号不能实时传递的问题，提供了一种变流器的IGBT驱动接收与故障反馈电路。
本发明是采用如下的技术方案实现的：一种变流器的IGBT驱动接收与故障反馈电路，包括差分信号形成电路和差分信号处理电路；
差分信号形成电路包括高速MOSFET驱动器U1，高速MOSFET驱动器U1的第一输入端和第二输入端相连，第一输入端通过第一电阻和电源连接，高速MOSFET驱动器U1的反相输出端通过第二电阻R2和第一电容C1的一端连接，高速MOSFET驱动器U1的同相输出端通过第三电阻R3和第二电容C2的一端，第一电容C1的另一端和第二电容C2的另一端连接；
差分信号处理电路包括高速光耦合器U2、第一施密特反相器U3A和第二施密特反相器U3B，高速光耦合器U2的输入二极管阳极通过依次连接的第六电阻R6、第四电阻R4和第三电容C3和输入二极管的阴极连接，在第四电阻R4和第三电容C3连接形成的线路两端并联有第五电阻R5，高速光耦合器U2的输入二极管阳极还和二极管D1的阴极连接，二极管D1的阳极和输入二极管阴极连接，高速光耦合器U2的电源端接电源，电源端还通过第四电容C4接地，高速光耦合器U2的接地端接地，高速光耦合器U2的输出端通过第七电阻R7和第一施密特反相器U3A的输入端连接，第一施密特反相器U3A的输入端通过第五电容C5接地，第一施密特反相器U3A的输出端和第二施密特反相器U3B的输入端连接；
差分信号形成电路中的第二电阻R2和第一电容C1连接处通过双绞线和差分信号处理电路中的第六电阻R6和第四电阻R4连接处连接，差分信号形成电路中的第三电阻R3和第二电容C2连接处通过双绞线和差分信号处理电路中的差分信号处理电路中的高速光耦合器U2输入二极管阴极连接。
变流器的IGBT驱动接收与故障反馈电路包括差分信号形成电路和差分信号处理电路，这两个电路通过差分双绞线连接，做为IGBT驱动信号接收电路工作时，差分信号形成电路的输入端和主控制器的驱动信号输出端连接，差分信号处理电路的输出端和IGBT功率模块的控制端连接，差分信号形成电路通过高速MOSFET驱动器U1将主控制器发出的IGBT驱动信号转变为差分信号，通过差分双绞线，连接到差分信号处理电路，将差分信号通过高速光耦合器U2转变为单电平信号送入IGBT功率模块；做为IGBT故障反馈电路工作时，差分信号形成电路的输入端和IGBT功率模块反馈端连接，差分信号处理电路和主控制器上的反馈信号输入端连接，差分信号形成电路将IGBT功率模块发出的IGBT故障信号通过高速MOSFET驱动器U1转变为差分信号，通过差分双绞线，连接到差分信号处理电路，将差分信号通过高速光耦合器U2转变为单电平信号送入主控制器，执行保护动作。
基于上述过程，本发明提供了一种变流器的IGBT驱动接收与故障反馈电路，该电路采用高速驱动器将单电平信号转变为差分信号，通过长距离传输后，通过高速光耦合器将差分信号转换为单电平信号。本发明有效的解决了由于功率等级提高、驱动板与功率模块距离拉长、电磁环境更复杂后，IGBT功率模块驱动信号和故障信号传输的可靠性与及时性问题。该电路已在电力推进拖网渔船、电力推进内河运输船、电力推进灯光围网船等船舶上的变流器上应用，实践表明该电路驱动信号传输高速、稳定，保护可靠，有很强的实用价值，取得了良好的社会效益和经济效益。
附图说明
图1为本发明的电路原理图。
具体实施方式
一种变流器的IGBT驱动接收与故障反馈电路，包括差分信号形成电路和差分信号处理电路；
差分信号形成电路包括高速MOSFET驱动器U1，高速MOSFET驱动器U1的第一输入端和第二输入端相连，第一输入端通过第一电阻和电源连接，高速MOSFET驱动器U1的反相输出端通过第二电阻R2和第一电容C1的一端连接，高速MOSFET驱动器U1的同相输出端通过第三电阻R3和第二电容C2的一端，第一电容C1的另一端和第二电容C2的另一端连接；
差分信号处理电路包括高速光耦合器U2、第一施密特反相器U3A和第二施密特反相器U3B，高速光耦合器U2的输入二极管阳极通过依次连接的第六电阻R6、第四电阻R4和第三电容C3和输入二极管的阴极连接，在第四电阻R4和第三电容C3连接形成的线路两端并联有第五电阻R5，高速光耦合器U2的输入二极管阳极还和二极管D1的阴极连接，二极管D1的阳极和输入二极管阴极连接，高速光耦合器U2的电源端接电源，电源端还通过第四电容C4接地，高速光耦合器U2的接地端接地，高速光耦合器U2的输出端通过第七电阻R7和第一施密特反相器U3A的输入端连接，第一施密特反相器U3A的输入端通过第五电容C5接地，第一施密特反相器U3A的输出端和第二施密特反相器U3B的输入端连接；
差分信号形成电路中的第二电阻R2和第一电容C1连接处通过双绞线和差分信号处理电路中的第六电阻R6和第四电阻R4连接处连接，差分信号形成电路中的第三电阻R3和第二电容C2连接处通过双绞线和差分信号处理电路中的差分信号处理电路中的高速光耦合器U2输入二极管阴极连接。

Claims (1)

1.一种变流器的IGBT驱动接收与故障反馈电路，其特征在于包括差分信号形成电路和差分信号处理电路；
差分信号形成电路包括高速MOSFET驱动器U1，高速MOSFET驱动器U1的第一输入端和第二输入端相连，第一输入端通过第一电阻和电源连接，高速MOSFET驱动器U1的反相输出端通过第二电阻R2和第一电容C1的一端连接，高速MOSFET驱动器U1的同相输出端通过第三电阻R3和第二电容C2的一端，第一电容C1的另一端和第二电容C2的另一端连接；
差分信号处理电路包括高速光耦合器U2、第一施密特反相器U3A和第二施密特反相器U3B，高速光耦合器U2的输入二极管阳极通过依次连接的第六电阻R6、第四电阻R4和第三电容C3和输入二极管的阴极连接，在第四电阻R4和第三电容C3连接形成的线路两端并联有第五电阻R5，高速光耦合器U2的输入二极管阳极还和二极管D1的阴极连接，二极管D1的阳极和输入二极管阴极连接，高速光耦合器U2的电源端接电源，电源端还通过第四电容C4接地，高速光耦合器U2的接地端接地，高速光耦合器U2的输出端通过第七电阻R7和第一施密特反相器U3A的输入端连接，第一施密特反相器U3A的输入端通过第五电容C5接地，第一施密特反相器U3A的输出端和第二施密特反相器U3B的输入端连接；
差分信号形成电路中的第二电阻R2和第一电容C1连接处通过双绞线和差分信号处理电路中的第六电阻R6和第四电阻R4连接处连接，差分信号形成电路中的第三电阻R3和第二电容C2连接处通过双绞线和差分信号处理电路中的差分信号处理电路中的高速光耦合器U2输入二极管阴极连接。
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