CN104795977A - 一种全功能igbt数字驱动器 - Google Patents

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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

本发明涉及数字驱动器技术领域，具体公开一种全功能IGBT数字驱动器，包括同步控制器，所述同步控制器上连接多个驱动器，所述每个驱动器上均连接IGBT，所述驱动器内集成有PCB式电流传感器和电压检测电路。本发明优点是，其实现了与电脑通信，用户可以通过软件界面将自己的IGBT工作参数下载至驱动器，驱动器重新上电后即可执行新的IGBT运行参数，用户也可以在软件中选择驱动器的工作模式为单管、并联、串联，驱动器会根据用户设置进行工作，并联或串联应用中，驱动器可以自动调节并联IGBT使之动态均流或串联IGBT使之动态均压，驱动器默认设置为单管驱动。

Description

一种全功能IGBT数字驱动器
技术领域
本发明专利涉及数字驱动器技术领域，特别是指一种全功能IGBT数字驱动器。
背景技术
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)具有高频率、高电压、大电流、尤其是容易开通和关断的性能特点，是国际上公认的电力电子技术第三次革命的最具代表性的产品，至今已经发展到第六代，商业化已发展到第五代。目前，IGBT已广泛应用于国民经济的各行业中。
随着大功率IGBT模块的广泛应用，作为控制系统与功率系统的关键纽带的IGBT驱动器，得到了很大的发展，但在保护功能上仍在不断的完善(目前驱动器产品可以提供的保护包括：欠压保护、Vce过压保护、短路保护、栅极过压保护)。用户在应用中首先需要厂商帮助进行IGBT模块与驱动器的适配试验(试验目的：获得用户使用的IGBT模块工作过程中的参数，然后厂商通过硬件做在PCB板上)，试验的周期在3到6个月，这种驱动器产品的使用模式会很大程度延缓产品的开发进度。
现有技术一的技术方案
针对驱动器的保护功能来说，目前大功率IGBT模块应用中，厂商可以提供的保护功能包括：欠压保护、Vce过压保护、短路保护(一类短路)、栅极过压保护。在应用中，用户需要将使用的IGBT模块发送到驱动器厂商，由厂商提取IGBT工作时的参数，然后硬件实现在PCB板上。
驱动器的串并联应用，厂商主要是利用控制电路使IGBT栅极同步，从而达到使多个IGBT串并联同步的目的。
现有技术一的缺点
(1)驱动器保护功能不够全面，对第二类短路保护和过流保护不全面；
(2)用户不掌握驱动保护功能参数，对参数调整和驱动器的运行状态不了解；
(3)厂商的适配试验周期长，延缓产品开发进度；
(4)IGBT的串并联应用中，串联需要多个IGBT模块集射极电压Vce同步，并联应用需要多个IGBT模块电流IC同步，现有的驱动器的串并联功能是直接控制IGBT模块的栅极同步，而不是直接控制Vce和Ic同步，这属于等效控制，由于IGBT模块之间存在细微差异，栅极同步后，Vce和Ic有可能存在不同步的现象。
发明内容
本发明目的是提供一种全功能IGBT数字驱动器，其实现了与电脑通信，用户可以通过软件界面将自己的IGBT工作参数下载至驱动器，驱动器重新上电后即可执行新的IGBT运行参数，用户也可以在软件中选择驱动器的工作模式为单管、并联、串联，驱动器会根据用户设置进行工作，利用同步控制器，可以在并联或串联应用中，自动调节并联IGBT使之动态均流或串联IGBT使之动态均压，驱动器默认设置为单管驱动。
为了实现上述目的，发明采用了以下的技术方案：一种全功能IGBT数字驱动器，包括同步控制器，所述同步控制器上连接多个驱动器，所述每个驱动器上均连接IGBT，所述驱动器采用数字控制器，实现用户通过软件界面对驱动器运行参数进行修改，同时，驱动器内集成有PCB式电流传感器和电压检测电路，可以对集电极电流(Ic)和集射极之间电压(Vce)进行检测。
本发明提供一种全功能型大功率IGBT驱动器，包括了欠压保护、Vce过压保护、短路保护、栅极过压保护等保护功能，同时加入了di/dt保护和内部集成过流保护，使得驱动器保护功能更加全面，同时，又可以应用在串联、并联、单管的各种工况，用户可以根据自己的应用需求进行参数调整，不需要厂商为各个产品进行适配试验，不仅可以加快产品开发进度，使得客户可以将自己的产品运行状态调整至最佳。
本专利在多个IGBT模块串联或并联应用中采用了一种新的控制方式，不需要对使用的IGBT模块进行动态适配，直接检测输出电压Vce或者电流Ic，使电压Vce或者电流Ic达到更好的同步性。
本发明的有益效果在于：采用上述驱动器后，具备以下优势：
1、用户可以根据自己的需求非常灵活修改驱动器的运行参数，同时加入了过流保护，驱动器可以更好的保护IGBT模块的运行；
2、在串联或者并联应用中，通过对电压和电流的直接同步控制可以达到更好的效果；
3、在串联或者并联应用中，用户不需要进行对IGBT模块进行特定的动态参数选择，本驱动器可以在几毫秒内自动完成系统同步调整，并记录同步参数。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对-实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的电路图。
具体实施方式
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示的一种全功能IGBT数字驱动器，包括同步控制器，所述同步控制器上连接多个驱动器，所述每个驱动器上均连接IGBT模块，所述驱动器内集成有PCB式电流传感器和电压检测电路，可以对每个IGBT模块集电极电流(Ic)和集射极之间电压(Vce)进行检测，同步控制器利用这些检测信息，自动调整每个驱动器的工作状态，实现并联应用中IGBT模块的动态均流，或者串联应用中IGBT模块的动态均压。
由于同步控制器内集成了PCB式电流传感器，可以实时监测IGBT工作过程中的电流Ic，用户可以设定IGBT的工作电流保护值，当IGBT工作电流超出电流保护值时，驱动器采用软关断方式保护IGBT模块(过流保护功能)。同时，在并联应用中，驱动器将各个IGBT的电流信息传送至同步控制器，同步控制器会计算各个IGBT之间的电流Ic是否同步，根据计算结果，调整各个驱动器的输出栅极电压的时间，最终达到每个并联IGBT电流Ic自动同步的目标，此时各个IGBT模块的栅极电压不一定是同步的。同步控制器会记录此时系统中每个IGBT模块的同步参数，如果更换了IGBT模块，系统可以在系统初始运行的几毫秒内自动完成同步参数调整。
由于同步控制器内内部集成Vce电压检测电路，可以检测IGBT工作过程中的电压Vce，在串联应用中，驱动器将各个IGBT的电压Vce信息传送至同步控制器，同步控制器会计算各个IGBT之间的电压是否同步，根据计算结果，调整各个驱动器的输出栅极电压时间，最终达到每个串联IGBT自动同步电压Vce的目标。同步控制器会记录此时系统中每个IGBT模块的同步参数，如果更换了IGBT模块，系统可以在系统初始运行的几毫秒内自动完成同步参数调整。
本发明还具备以下技术优势：
1、内部集成电流传感器，在原有保护功能基础上加入过流保护功能；
2、驱动器结构中采用了数字控制器，可与电脑通信，用户可以直接通过电脑软件界面设置驱动器的运行参数；
3、驱动器采用检测电流检测和电压检测，利用同步控制器的工作方式，使多个IGBT用于并联时的动态均流效果和串联时的动态均压效果都有了很大提升。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种全功能IGBT数字驱动器，其特征在于：包括同步控制器，所述同步控制器上连接多个驱动器，所述每个驱动器上均连接IGBT，所述驱动器内集成有PCB式电流传感器和集射极电压(Vce)检测电路。
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