CN107465337B - 应用于igbt串联功率模块的驱动同步控制保护方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种应用于IGBT串联功率模块的驱动同步控制保护方法和装置，通过发送延时调整每条传输路径上的信号输出，消除了主控制器在信号传输的过程中的传输延时导致的不一致性，提高了传输准确性；位于同一桥臂上的多路IGBT驱动器同步接收主控制器根据故障信息下发同步封锁命令，多路IGBT驱动器根据该同步封锁命令实现同一桥臂上不同IGBT的同步封锁，从而实现同步封锁命令收发的一致性，并实现IGBT同步封锁的一致性，且实现同一桥臂上不同IGBT的同步触发。本发明提供的技术方案在不增加任何硬件成本的情况下，仅通过主控制器和IGBT驱动器之间的通信优化了IGBT驱动器的分散性，增强了IGBT触发及故障保护的同步性，提高了IGBT串联功率模块工作的可靠性。

Description

应用于IGBT串联功率模块的驱动同步控制保护方法和装置
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种应用于IGBT串联功率模块的驱动同步控制保护方法和装置。
背景技术
由于基于IGBT级联的H桥功率模块和基于IGBT级联的MMC功率模块需要级联的模块数多，占地面积大，控制难度成几何级数增长，所以IGBT串联功率模块的应用成为必然趋势。目前IGBT串联功率模块包括如图1所示的基于IGBT串联的MMC功率模块和如图2所示的基于IGBT串联的H桥功率模块。图1所示的基于IGBT串联的MMC功率模块包括主控制器、上桥臂电路和下桥臂电路，其中，C表示电容，上桥臂电路和下桥臂电路均包括N个串联的IGBT、N个IBGT驱动器以及N个为IBGT驱动器供电的供电电源。主控制器通过光纤连接各个IBGT驱动器。图2所示的基于IGBT串联的H桥功率模块相当于两个基于IGBT串联的MMC功率模块并联构成。基于IGBT串联的MMC功率模块和基于IGBT串联的H桥功率模块可以大幅提升应用的电压等级，减少级联的模块个数，降低控制难度，并且具有性能优，成本低的优点，受到越来越多用户的青睐。现有的IGBT驱动器均采用门级直接驱动，仅简单关注IGBT的通断控制，而没有对IGBT开关过程进行监测和控制。故IGBT驱动器输出之间并不能保持较好的一致性(特别地，数字驱动器输出之间的差异性高达40ns)，而当IGBT驱动器一致性差别超过20ns将显著影响到串联IGBT的均压特性，不适合于高压串联应用。其次，当电路中IGBT发生故障时，IGBT驱动器直接动作将各自的IGBT关断进行保护，而非将此故障信息上报给主控制器，由主控制器统一下发关断指令，这将导致同一桥臂上部分IGBT导通，部分IGBT关断，而处于关断状态的IGBT将独立承受桥臂电压，该桥臂电压远超IGBT的电压额定值，从而将导致故障的扩大。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种应用于IGBT串联功率模块的驱动同步控制保护方法和装置，首先主控制器生成Manchester编码，并将Manchester编码发送给IGBT驱动器，IGBT驱动器根据Manchester编码提取同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据，并下发触发命令给IGBT，同时回报握手信号给主控制器；然后主控制器根据握手信号的时标确定发送延时，通过发送延时调整每条传输路径上的信号输出；接着IGBT驱动器根据IGBT的状态对IGBT进行故障监测，同时对为IGBT驱动器供电的供电电源进行故障监测，并回报故障信息给主控制器，主控制器根据故障信息下发同步封锁命令给IGBT驱动器，IGBT驱动器接收主控制器根据故障信息下发的同步封锁命令，并根据同步封锁命令关断IGBT；最后主控制器在故障排除后下发复位信号给IGBT驱动器，IGBT驱动器根据复位信号清除故障信息，从而实现了IGBT串联功率模块的同步控制保护。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
本发明提供一种应用于IGBT串联功率模块的驱动同步控制保护方法，包括：
主控制器生成Manchester编码，并将Manchester编码发送给IGBT驱动器；
主控制器获取IGBT驱动器根据Manchester编码回报的握手信号，并根据握手信号的时标确定发送延时，通过发送延时调整每条传输路径上的信号输出；
主控制器获取IGBT驱动器根据Manchester编码回报的故障信息，并根据故障信息下发同步封锁命令给IGBT驱动器；
主控制器在故障排除后下发复位信号给IGBT驱动器。
所述主控制器生成Manchester编码包括：
主控制器将同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据进行异或运算，生成Manchester编码；
所述需发送给IBGT驱动器的数据包括同步帧和触发命令。
所述主控制器获取IGBT驱动器根据Manchester编码回报的握手信号，并根据握手信号的时标确定发送延时，通过发送延时调整每条传输路径上的信号输出包括：
所述主控制器获取IGBT驱动器根据提取的同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据回报的握手信号；
所述主控制器按照下式计算传输回路的总延时：
T＝t2-t1
其中，T表示传输回路的总延时，t2表示IGBT驱动器回报握手信号的时标，t1表示同步时钟的时标；
所述主控制器取
Figure BDA0001389050010000021
作为发送延时，并根据发送延时调整每条传输路径上的信号输出，以消除传输误差。
所述故障信息包括短路故障信息、过压故障信息和电源故障信息。
本发明还提供一种主控制器，包括：
生成模块，用于生成Manchester编码，并将Manchester编码发送给IGBT驱动器；
确定模块，用于获取IGBT驱动器根据Manchester编码回报的握手信号，并根据握手信号的时标确定发送延时，通过发送延时调整每条传输路径上的信号输出；
下发模块，用于获取IGBT驱动器根据Manchester编码回报的故障信息，并根据故障信息下发同步封锁命令给IGBT驱动器；
复位模块，在故障排除后下发复位信号给IGBT驱动器。
所述生成模块具体用于：
将同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据进行异或运算，生成Manchester编码；
所述需发送给IBGT驱动器的数据包括同步帧和触发命令。
所述确定模块具体用于：
获取IGBT驱动器根据提取的同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据回报的握手信号；
按照下式计算传输回路的总延时：
T＝t2-t1
其中，T表示传输回路的总延时，t2表示IGBT驱动器回报握手信号的时标，t1表示同步时钟的时标；
取
Figure BDA0001389050010000031
作为发送延时，并根据发送延时调整每条传输路径上的信号输出，以消除传输误差。
所述故障信息包括短路故障信息、过压故障信息和电源故障信息。
本发明还提供一种应用于IGBT串联功率模块的驱动同步控制保护方法，包括：
IGBT驱动器根据接收的主控制器下发的Manchester编码，提取同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据，并根据同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据下发触发命令给IGBT，同时回报握手信号给主控制器；
IGBT驱动器根据IGBT的状态对IGBT进行故障监测，同时对为IGBT驱动器供电的供电电源进行故障监测，并回报故障信息给主控制器；
IGBT驱动器接收主控制器根据故障信息下发的同步封锁命令，并根据同步封锁命令关断IGBT；
故障排除后，IGBT驱动器接收主控制器下发的复位信号，并根据复位信号清除故障信息。
所述IGBT驱动器根据接收的主控制器下发的Manchester编码，提取同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据包括：
所述IGBT驱动器通过对接收的Manchester编码进行锁相控制，得到同步时钟；
所述IGBT驱动器对接收的Manchester编码和得到的同步时钟进行异或运算，得到需发送给IBGT驱动器的数据。
所述IGBT驱动器根据同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据下发触发命令给IGBT，同时回报握手信号给主控制器包括：
所述IGBT驱动器以需发送给IBGT驱动器的数据的同步帧为同步起始位置，且以得到的同步时钟为时钟基准下发触发命令给IGBT，触发IGBT；
所述IGBT驱动器根据IBGT驱动器的数据中的同步帧和得到的同步时钟实时回报握手信号给主控制器。
所述IGBT驱动器根据IGBT的状态对IGBT进行故障监测包括：
所述IGBT驱动器实时监测IGBT的CE两端电压Uce，当所述IGBT驱动器下发触发信号给IGBT，且Uce＞Uce_REF1时，延时TD1后，所述IGBT驱动器回报短路故障信息给主控制器，并锁存短路故障信息，其中Uce_REF1表示IGBT导通状态下CE两端电压限值；当所述IGBT驱动器未下发触发信号给IGBT，且Uce＞Uce_REF2时，延时TD2后，所述IGBT驱动器回报过压故障信息给主控制器，并锁存过压故障信息，其中Uce_REF2表示IGBT关断状态下CE两端电压限值。
所述IGBT驱动器对为IGBT驱动器供电的供电电源进行故障监测包括：
所述IGBT驱动器实时监测为IGBT驱动器供电的供电电源的电压Upwr，当Upwr＞UREF_L时，延时TD3后，所述IGBT驱动器回报电源故障信息给主控制器，UREF_L表示供电电源故障电压参考值；当Upwr＞UREF_H时，IGBT驱动器回报电源故障恢复信息给主控制器，UREF_H表示供电电源恢复电压参考值。
本发明还提供一种IGBT驱动器，包括：
提取模块，用于根据接收的主控制器下发的Manchester编码，提取同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据，并根据同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据下发触发命令给IGBT，同时回报握手信号给主控制器；
监测模块，根据IGBT的状态对IGBT进行故障监测，同时对为IGBT驱动器供电的供电电源进行故障监测，并回报故障信息给主控制器；
关断模块，用于接收主控制器根据故障信息下发的同步封锁命令，并根据同步封锁命令关断IGBT；
清除模块，用于故障排除后，IGBT驱动器接收主控制器下发的复位信号，并根据复位信号清除故障信息。
所述提取模块具体用于：
通过对接收的Manchester编码进行锁相控制，得到同步时钟；
对接收的Manchester编码和得到的同步时钟进行异或运算，得到需发送给IBGT驱动器的数据；
以需发送给IBGT驱动器的数据的同步帧为同步起始位置，且以得到的同步时钟为时钟基准下发触发命令给IGBT，触发IGBT；
根据IBGT驱动器的数据中的同步帧和得到的同步时钟实时回报握手信号给主控制器。
所述监测模块包括第一监测模块，所述第一监测模块具体用于：
实时监测IGBT的CE两端电压Uce，当所述IGBT驱动器下发触发信号给IGBT，且Uce＞Uce_REF1时，延时TD1后，所述IGBT驱动器回报短路故障信息给主控制器，并锁存短路故障信息，其中Uce_REF1表示IGBT导通状态下CE两端电压限值；当所述IGBT驱动器未下发触发信号给IGBT，且Uce＞Uce_REF2时，延时TD2后，所述IGBT驱动器回报过压故障信息给主控制器，并锁存过压故障信息，其中Uce_REF2表示IGBT关断状态下CE两端电压限值。
所述监测模块包括第二监测模块，所述第二监测模块具体用于：
实时监测为IGBT驱动器供电的供电电源的电压Upwr，当Upwr＞UREF_L时，延时TD3后，IGBT驱动器回报电源故障信息给主控制器，UREF_L表示供电电源故障电压参考值；当Upwr＞UREF_H时，IGBT驱动器回报电源故障恢复信息给主控制器，UREF_H表示供电电源恢复电压参考值。
本发明还提供一种应用于IGBT串联功率模块的驱动同步控制保护装置，包括主控制器和IGBT驱动器。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
本发明提供的应用于IGBT串联功率模块的驱动同步控制保护方法中，从主控器方面来讲，首先主控制器生成Manchester编码，并将Manchester编码发送给IGBT驱动器，然后主控制器获取IGBT驱动器根据Manchester编码回报的握手信号，并根据握手信号的时标确定发送延时，通过发送延时调整每条传输路径上的信号输出，接着主控制器获取IGBT驱动器根据Manchester编码回报的故障信息，并根据故障信息下发同步封锁命令给IGBT驱动器，最后主控制器在故障排除后下发复位信号给IGBT驱动器，从主控制器方面实现IGBT串联功率模块的同步控制保护；
本发明提供的应用于IGBT串联功率模块的驱动同步控制保护方法中，主控制器将同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据进行异或运算，生成Manchester编码，进而根据IGBT驱动器根据Manchester编码回报的握手信号的时标确定了发送延时，并通过发送延时调整每条传输路径上的信号输出，消除了主控制器在信号传输的过程中的传输延时导致的不一致性，提高了传输准确性；
本发明提供的应用于IGBT串联功率模块的驱动同步控制保护方法中，从IGBT驱动器方面来讲，首先IGBT驱动器根据接收的主控制器下发的Manchester编码，提取同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据，并根据同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据下发触发命令给IGBT，同时回报握手信号给主控制器，然后IGBT驱动器根据IGBT的状态对IGBT进行故障监测，同时对为IGBT驱动器供电的供电电源进行故障监测，并回报故障信息给主控制器，接着IGBT驱动器接收主控制器根据故障信息下发的同步封锁命令，并根据同步封锁命令关断IGBT，最终在故障排除后，IGBT驱动器接收主控制器下发的复位信号，并根据复位信号清除故障信息，从IGBT驱动器方面实现了IGBT串联功率模块的同步控制保护；
本发明提供的技术方案中，若某一路IGBT驱动器回报故障信息给主控制器，主控制器根据故障信息发出同步封锁命令给位于同一桥臂上的多路IGBT驱动器，位于同一桥臂上的多路IGBT驱动器同步接收主控制器根据故障信息下发同步封锁命令，多路IGBT驱动器根据该同步封锁命令实现同一桥臂上不同IGBT的同步封锁，从而实现同步封锁命令收发的一致性，并实现IGBT同步封锁的一致性；
本发明提供的技术方案中，位于同一桥臂上的多路IGBT驱动器以需发送给IBGT驱动器的数据的同步帧为同步起始位置，且以得到的同步时钟为时钟基准下发触发命令给IGBT，实现同一桥臂上不同IGBT的同步触发；
本发明提供的技术方案在不增加任何硬件成本的情况下，仅通过主控制器和IGBT驱动器之间的通信优化了IGBT驱动器的分散性，增强了IGBT触发及故障保护的同步性，提高了IGBT串联功率模块工作的可靠性；
本发明提供的技术方案不仅可用于IGBT串联功率模块，还可用于其他IGBT串联的场合。
附图说明
图1是现有技术中基于IGBT串联的MMC功率模块结构图；
图2是现有技术中基于IGBT串联的H桥功率模块结构图；
图3是本发明实施例1中应用于IGBT串联功率模块的驱动同步控制保护方法流程图；
图4是本发明实施例中主控制器发送和接收数据时序图；
图5是本发明实施例3中应用于IGBT串联功率模块的驱动同步控制保护方法流程图；
图6是本发明实施例中IGBT驱动器故障判断流程图；
图7是本发明实施例中IGBT驱动器接收及触发时序图；
图8是本发明实施例中主控制器与IGBT驱动器之间信号传输延时时序图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本发明实施例1提供一种应用于IGBT串联功率模块的驱动同步控制保护方法，具体流程图如图3所示，具体过程如下：
S101：主控制器生成Manchester编码，并将Manchester编码发送给IGBT驱动器；
S102：主控制器获取IGBT驱动器根据Manchester编码回报的握手信号，并根据握手信号的时标确定发送延时，通过发送延时调整每条传输路径上的信号输出；
S103：主控制器获取IGBT驱动器根据Manchester编码回报的故障信息，并根据故障信息下发同步封锁命令给IGBT驱动器；
S104：主控制器在故障排除后下发复位信号给IGBT驱动器。
上述S101中，主控制器生成Manchester编码具体过程如下：
主控制器将同步时钟(图4中的CLK)和需发送给IBGT驱动器的数据(图4中的DATA1～DATA2n)进行异或运算，生成Manchester编码；其中的需发送给IBGT驱动器的数据包括同步帧和触发命令。
上述S102中，主控制器获取IGBT驱动器根据Manchester编码回报的握手信号，并根据握手信号的时标确定发送延时，通过发送延时调整每条传输路径上的信号输出具体过程如下：
①主控制器获取IGBT驱动器根据提取的同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据回报的握手信号；
②主控制器与IGBT驱动器之间信号传输延时时序图如图8所示，主控制器按照下式计算传输回路的总延时：
T＝t2-t1
其中，T表示传输回路的总延时，t2表示IGBT驱动器回报握手信号的时标，t1表示同步时钟的时标；
③主控制器取
Figure BDA0001389050010000081
作为发送延时，并根据发送延时调整每条传输路径上的信号输出，以消除传输误差。
上述S103中的故障信息包括短路故障信息、过压故障信息和电源故障信息。
实施例2
本发明实施例2提供一种主控制器，该主控制器包括生成模块、确定模块、下发模块和复位模块，下面分别介绍这几个模块的功能：
其中的生成模块，用于生成Manchester编码，并将Manchester编码发送给IGBT驱动器；
其中的确定模块，用于获取IGBT驱动器根据Manchester编码回报的握手信号，并根据握手信号的时标确定发送延时，通过发送延时调整每条传输路径上的信号输出；
其中的下发模块，用于获取IGBT驱动器根据Manchester编码回报的故障信息，并根据故障信息下发同步封锁命令给IGBT驱动器；
其中的复位模块，在故障排除后下发复位信号给IGBT驱动器。
上述的生成模块生成Manchester编码的具体过程如下：
将同步时钟(图4中的CLK)和需发送给IBGT驱动器的数据(图4中的DATA1～DATA2n)进行异或运算，生成Manchester编码；
其中的需发送给IBGT驱动器的数据包括同步帧和触发命令。
上述的确定模块获取IGBT驱动器根据Manchester编码回报的握手信号，并根据握手信号的时标确定发送延时，通过发送延时调整每条传输路径上的信号输出具体过程如下：
1)获取IGBT驱动器根据提取的同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据回报的握手信号；
2)主控制器与IGBT驱动器之间信号传输延时时序图如图8所示，按照下式计算传输回路的总延时：
T＝t2-t1
其中，T表示传输回路的总延时，t2表示IGBT驱动器回报握手信号的时标，t1表示同步时钟的时标；
3)取
Figure BDA0001389050010000091
作为发送延时，并根据发送延时调整每条传输路径上的信号输出，以消除传输误差。
上述的故障信息包括短路故障信息、过压故障信息和电源故障信息。
实施例3
本发明实施例3提供一种应用于IGBT串联功率模块的驱动同步控制保护方法，具体流程图如图5所示，具体过程如下：
S201：IGBT驱动器根据接收的主控制器下发的Manchester编码，提取同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据，并根据同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据下发触发命令给IGBT，同时回报握手信号(1us)给主控制器；
S202：IGBT驱动器根据IGBT的状态对IGBT进行故障监测，同时对为IGBT驱动器供电的供电电源进行故障监测，并回报故障信息给主控制器；
S203：IGBT驱动器接收主控制器根据故障信息下发的同步封锁命令，并根据同步封锁命令关断IGBT；
S204：故障排除后，IGBT驱动器接收主控制器下发的复位信号，并根据复位信号清除故障信息。
上述S201中，IGBT驱动器接收及触发时序图如图7所示，设有2n个IGBT驱动器，于是2n个IGBT驱动器分别发送驱动信号给2n个IGBT，图7中的CLK1～CLK2n均为同步时钟，IGBT驱动器根据接收的主控制器下发的Manchester编码，提取同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据具体过程如下：
①IGBT驱动器通过对接收的Manchester编码进行锁相控制，得到同步时钟；
②IGBT驱动器对接收的Manchester编码和得到的同步时钟进行异或运算，得到需发送给IBGT驱动器的数据。
上述S201中，IGBT驱动器根据同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据下发触发命令给IGBT，同时回报握手信号给主控制器具体过程如下：
①IGBT驱动器以需发送给IBGT驱动器的数据的同步帧为同步起始位置，且以得到的同步时钟为时钟基准下发触发命令给IGBT，触发IGBT；
②IGBT驱动器根据IBGT驱动器的数据中的同步帧和得到的同步时钟实时回报握手信号给主控制器。
S202：IGBT驱动器根据IGBT的状态对IGBT进行故障监测，同时对为IGBT驱动器供电的供电电源进行故障监测，并回报故障信息给主控制器，具体的IGBT驱动器故障判断流程图如图6所示，其中的Uce表示IGBT的CE两端电压，Trig表示触发命令，Uce_REF1表示IGBT导通状态下CE两端电压限值，Uce_REF2表示IGBT关断状态下CE两端电压限值，Upwr表示为IGBT驱动器供电的供电电源的电压，UREF_H表示供电电源恢复电压参考值。U1、U2都为比较器，U8为滞环比较器，U3是非门，U4、U5、U7为与门，U6为或门，D1、D2、D3为延时器，PLL表示锁相控制。
上述S202中，IGBT驱动器根据IGBT的状态对IGBT进行故障监测的具体过程如下：
IGBT驱动器实时监测IGBT的CE两端电压Uce，当IGBT驱动器下发触发信号给IGBT(即图6中的Trig＝1)，且Uce＞Uce_REF1时，延时TD1(一般小于3us)后，IGBT驱动器回报短路故障信息(10us)给主控制器，并锁存短路故障信息，其中Uce_REF1表示IGBT导通状态下CE两端电压限值；当IGBT驱动器未下发触发信号给IGBT(即图6中的Trig＝0)，且Uce＞Uce_REF2时，延时TD2(一般小于3us)后，IGBT驱动器回报过压故障信息(10us)给主控制器，并锁存过压故障信息，其中Uce_REF2表示IGBT关断状态下CE两端电压限值。
上述S202中，IGBT驱动器对为IGBT驱动器供电的供电电源进行故障监测体过程如下：
IGBT驱动器实时监测为IGBT驱动器供电的供电电源的电压Upwr，当Upwr＞UREF_L时，延时TD3(一般小于50us)后，IGBT驱动器回报电源故障信息(大于100us)给主控制器，UREF_L表示供电电源故障电压参考值；当Upwr＞UREF_H时，IGBT驱动器回报电源故障恢复信息给主控制器，UREF_H表示供电电源恢复电压参考值。
实施例4
本发明实施例4提供一种IGBT驱动器，该IGBT驱动器主要包括提取模块、监测模块、关断模块和清除模块，下面分别介绍这几个模块的功能：
其中的提取模块，用于根据接收的主控制器下发的Manchester编码，提取同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据，并根据同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据下发触发命令给IGBT，同时回报握手信号给主控制器；
其中的监测模块，根据IGBT的状态对IGBT进行故障监测，同时对为IGBT驱动器供电的供电电源进行故障监测，并回报故障信息给主控制器；
其中的关断模块，用于接收主控制器根据故障信息下发的同步封锁命令，并根据同步封锁命令关断IGBT；
其中的清除模块，用于故障排除后，IGBT驱动器接收主控制器下发的复位信号，并根据复位信号清除故障信息。
IGBT驱动器接收及触发时序图如图7所示，设有2n个IGBT驱动器，于是2n个IGBT驱动器分别发送驱动信号给2n个IGBT，图7中的CLK1～CLK2n均为同步时钟。
上述IGBT驱动器中的提取模块根据接收的主控制器下发的Manchester编码，提取同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据，并根据同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据下发触发命令给IGBT，同时回报握手信号给主控制器，具体过程如下：
1)通过对接收的Manchester编码进行锁相控制，得到同步时钟；
2)对接收的Manchester编码和得到的同步时钟进行异或运算，得到需发送给IBGT驱动器的数据；
3)以需发送给IBGT驱动器的数据的同步帧为同步起始位置，且以得到的同步时钟为时钟基准下发触发命令给IGBT，触发IGBT；
4)根据IBGT驱动器的数据中的同步帧和得到的同步时钟实时回报握手信号给主控制器。
上述的监测模块包括第一监测模块，第一监测模块根据IGBT的状态对IGBT进行故障监测的具体过程如下：
实时监测IGBT的CE两端电压Uce，当IGBT驱动器下发触发信号给IGBT，且Uce＞Uce_REF1时，延时TD1后，IGBT驱动器回报短路故障信息给主控制器，并锁存短路故障信息，其中Uce_REF1表示IGBT导通状态下CE两端电压限值；当IGBT驱动器未下发触发信号给IGBT，且Uce＞Uce_REF2时，延时TD2后，IGBT驱动器回报过压故障信息给主控制器，并锁存过压故障信息，其中Uce_REF2表示IGBT关断状态下CE两端电压限值。
上述的监测模块还包括第二监测模块，第二监测模块对为IGBT驱动器供电的供电电源进行故障监测具体过程如下：
实时监测为IGBT驱动器供电的供电电源的电压Upwr，当Upwr＞UREF_L时，延时TD3后，IGBT驱动器回报电源故障信息给主控制器，其中UREF_L表示供电电源故障电压参考值；当Upwr＞UREF_H时，IGBT驱动器回报电源故障恢复信息给主控制器，UREF_H表示供电电源恢复电压参考值。
实施例5
本发明实施例5提供一种应用于IGBT串联功率模块的驱动同步控制保护装置，该应用于IGBT串联功率模块的驱动同步控制保护装置包括实施例2的主控制器和实施例4的IGBT驱动器。
实施例6
本发明实施例5提供一种应用于IGBT串联功率模块的驱动同步控制保护方法，该方法的具体流程图如图所示，具体过程如下：
S301：主控制器生成Manchester编码，并将Manchester编码发送给IGBT驱动器；
S302：IGBT驱动器根据接收的主控制器下发的Manchester编码，提取同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据，并根据同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据下发触发命令给IGBT，同时回报握手信号给主控制器；
S303：主控制器获取IGBT驱动器根据Manchester编码回报的握手信号，并根据握手信号的时标确定发送延时，通过发送延时调整每条传输路径上的信号输出；
S304：IGBT驱动器根据IGBT的状态对IGBT进行故障监测，同时对为IGBT驱动器供电的供电电源进行故障监测，并回报故障信息给主控制器；
S305：主控制器获取IGBT驱动器根据Manchester编码回报的故障信息，并根据故障信息下发同步封锁命令给IGBT驱动器；
S306：IGBT驱动器接收主控制器根据故障信息下发的同步封锁命令，并根据同步封锁命令关断IGBT；
S307：主控制器在故障排除后下发复位信号给IGBT驱动器；
S308：IGBT驱动器接收主控制器下发的复位信号，并根据复位信号清除故障信息。
上述S301中，主控制器将Manchester编码发送给IGBT驱动器具体过程如下：
1)主控制器将同步时钟(图4中的CLK)和需发送给IBGT驱动器的数据(图4中的DATA1～DATA2n)进行异或运算，生成Manchester编码；
其中的需发送给IBGT驱动器的数据包括同步帧和触发命令。
上述S302中，IGBT驱动器根据接收的主控制器下发的Manchester编码，提取同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据，并根据同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据下发触发命令给IGBT，同时回报握手信号给主控制器的具体过程如下：
1)IGBT驱动器通过对接收的Manchester编码进行锁相控制，得到同步时钟；
2)IGBT驱动器对接收的Manchester编码和得到的同步时钟进行异或运算，得到需发送给IBGT驱动器的数据；
3)IGBT驱动器以需发送给IBGT驱动器的数据的同步帧为同步起始位置，且以得到的同步时钟为时钟基准下发触发命令给IGBT，触发IGBT；
4)IGBT驱动器根据IBGT驱动器的数据中的同步帧和得到的同步时钟实时回报握手信号给主控制器。
上述S303中，主控制器获取IGBT驱动器根据Manchester编码回报的握手信号，并根据握手信号的时标确定发送延时，通过发送延时调整每条传输路径上的信号输出具体过程如下：
1)主控制器获取IGBT驱动器根据提取的同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据回报的握手信号；
2)主控制器与IGBT驱动器之间信号传输延时时序图如图8所示，主控制器按照下式计算传输回路的总延时：
T＝t2-t1
其中，T表示传输回路的总延时，t2表示IGBT驱动器回报握手信号的时标，t1表示同步时钟的时标；
3)主控制器取
Figure BDA0001389050010000131
作为发送延时，并根据发送延时调整每条传输路径上的信号输出，以消除传输误差。
上述S304中的故障信息包括短路故障信息、过压故障信息和电源故障信息。
上述S304中，IGBT驱动器根据IGBT的状态对IGBT进行故障监测具体过程如下：
IGBT驱动器实时监测IGBT的CE两端电压Uce，当IGBT驱动器下发触发信号给IGBT，且Uce＞Uce_REF1时，延时TD1后，IGBT驱动器回报短路故障信息给主控制器，并锁存短路故障信息，其中Uce_REF1表示IGBT导通状态下CE两端电压限值；当IGBT驱动器未下发触发信号给IGBT，且Uce＞Uce_REF2时，延时TD2后，IGBT驱动器回报过压故障信息给主控制器，并锁存过压故障信息，其中Uce_REF2表示IGBT关断状态下CE两端电压限值。
上述S304中，IGBT驱动器对为IGBT驱动器供电的供电电源进行故障监测具体过程如下：
IGBT驱动器实时监测为IGBT驱动器供电的供电电源的电压Upwr，当Upwr＞UREF_L时，延时TD3后，IGBT驱动器回报电源故障信息给主控制器，其中UREF_L表示供电电源故障电压参考值；当Upwr＞UREF_H时，IGBT驱动器回报电源故障恢复信息给主控制器，UREF_H表示供电电源恢复电压参考值。
为了描述的方便，以上所述装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (11)

1.一种应用于IGBT串联功率模块的驱动同步控制保护方法，其特征在于，包括：
主控制器生成Manchester编码，并将Manchester编码发送给IGBT驱动器；
主控制器获取IGBT驱动器根据Manchester编码回报的握手信号，并根据握手信号的时标确定发送延时，通过发送延时调整每条传输路径上的信号输出；
主控制器获取IGBT驱动器根据Manchester编码回报的故障信息，并根据故障信息下发同步封锁命令给IGBT驱动器；
主控制器在故障排除后下发复位信号给IGBT驱动器；
所述主控制器生成Manchester编码包括：
主控制器将同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据进行异或运算，生成Manchester编码；
所述需发送给IBGT驱动器的数据包括同步帧和触发命令；
所述主控制器获取IGBT驱动器根据Manchester编码回报的握手信号，并根据握手信号的时标确定发送延时，通过发送延时调整每条传输路径上的信号输出包括：
所述主控制器获取IGBT驱动器根据提取的同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据回报的握手信号；
所述主控制器按照下式计算传输回路的总延时：
T＝t2-t1
其中，T表示传输回路的总延时，t2表示IGBT驱动器回报握手信号的时标，t1表示同步时钟的时标；
所述主控制器取
Figure FDA0002625020260000011
作为发送延时，并根据发送延时调整每条传输路径上的信号输出，以消除传输误差。
2.根据权利要求1所述的应用于IGBT串联功率模块的驱动同步控制保护方法，其特征在于，所述故障信息包括短路故障信息、过压故障信息和电源故障信息。
3.一种主控制器，其特征在于，包括：
生成模块，用于生成Manchester编码，并将Manchester编码发送给IGBT驱动器；
确定模块，用于获取IGBT驱动器根据Manchester编码回报的握手信号，并根据握手信号的时标确定发送延时，通过发送延时调整每条传输路径上的信号输出；
下发模块，用于获取IGBT驱动器根据Manchester编码回报的故障信息，并根据故障信息下发同步封锁命令给IGBT驱动器；
复位模块，在故障排除后下发复位信号给IGBT驱动器；
所述生成模块具体用于：
将同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据进行异或运算，生成Manchester编码；
所述需发送给IBGT驱动器的数据包括同步帧和触发命令；
获取IGBT驱动器根据提取的同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据回报的握手信号；
按照下式计算传输回路的总延时：
T＝t2-t1
其中，T表示传输回路的总延时，t2表示IGBT驱动器回报握手信号的时标，t1表示同步时钟的时标；
取
Figure FDA0002625020260000021
作为发送延时，并根据发送延时调整每条传输路径上的信号输出，以消除传输误差。
4.根据权利要求3所述的主控制器，其特征在于，所述故障信息包括短路故障信息、过压故障信息和电源故障信息。
5.一种应用于IGBT串联功率模块的驱动同步控制保护方法，其特征在于，包括：
IGBT驱动器根据接收的主控制器下发的Manchester编码，提取同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据，并根据同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据下发触发命令给IGBT，同时回报握手信号给主控制器；
IGBT驱动器根据IGBT的状态对IGBT进行故障监测，同时对为IGBT驱动器供电的供电电源进行故障监测，并回报故障信息给主控制器；
IGBT驱动器接收主控制器根据故障信息下发的同步封锁命令，并根据同步封锁命令关断IGBT；
故障排除后，IGBT驱动器接收主控制器下发的复位信号，并根据复位信号清除故障信息；
所述IGBT驱动器根据接收的主控制器下发的Manchester编码，提取同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据包括：
所述IGBT驱动器通过对接收的Manchester编码进行锁相控制，得到同步时钟；
所述IGBT驱动器对接收的Manchester编码和得到的同步时钟进行异或运算，得到需发送给IBGT驱动器的数据；
所述IGBT驱动器根据同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据下发触发命令给IGBT，同时回报握手信号给主控制器包括：
所述IGBT驱动器以需发送给IBGT驱动器的数据的同步帧为同步起始位置，且以得到的同步时钟为时钟基准下发触发命令给IGBT，触发IGBT；
所述IGBT驱动器根据IBGT驱动器的数据中的同步帧和得到的同步时钟实时回报握手信号给主控制器。
6.根据权利要求5所述的应用于IGBT串联功率模块的驱动同步控制保护方法，其特征在于，所述IGBT驱动器根据IGBT的状态对IGBT进行故障监测包括：
所述IGBT驱动器实时监测IGBT的CE两端电压Uce，当所述IGBT驱动器下发触发信号给IGBT，且Uce＞Uce_REF1时，延时TD1后，所述IGBT驱动器回报短路故障信息给主控制器，并锁存短路故障信息，其中Uce_REF1表示IGBT导通状态下CE两端电压限值；当所述IGBT驱动器未下发触发信号给IGBT，且Uce＞Uce_REF2时，延时TD2后，所述IGBT驱动器回报过压故障信息给主控制器，并锁存过压故障信息，其中Uce_REF2表示IGBT关断状态下CE两端电压限值。
7.根据权利要求6所述的应用于IGBT串联功率模块的驱动同步控制保护方法，其特征在于，所述IGBT驱动器对为IGBT驱动器供电的供电电源进行故障监测包括：
所述IGBT驱动器实时监测为IGBT驱动器供电的供电电源的电压Upwr，当Upwr＞UREF_L时，延时TD3后，所述IGBT驱动器回报电源故障信息给主控制器，其中UREF_L表示供电电源故障电压参考值；当Upwr＞UREF_H时，所述IGBT驱动器回报电源故障恢复信息给主控制器，UREF_H表示供电电源恢复电压参考值。
8.一种IGBT驱动器，其特征在于，包括：
提取模块，用于根据接收的主控制器下发的Manchester编码，提取同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据，并根据同步时钟和需发送给IBGT驱动器的数据下发触发命令给IGBT，同时回报握手信号给主控制器；
监测模块，根据IGBT的状态对IGBT进行故障监测，同时对为IGBT驱动器供电的供电电源进行故障监测，并回报故障信息给主控制器；
关断模块，用于接收主控制器根据故障信息下发的同步封锁命令，并根据同步封锁命令关断IGBT；
清除模块，用于故障排除后，IGBT驱动器接收主控制器下发的复位信号，并根据复位信号清除故障信息；
所述提取模块具体用于：
通过对接收的Manchester编码进行锁相控制，得到同步时钟；
对接收的Manchester编码和得到的同步时钟进行异或运算，得到需发送给IBGT驱动器的数据；
以需发送给IBGT驱动器的数据的同步帧为同步起始位置，且以得到的同步时钟为时钟基准下发触发命令给IGBT，触发IGBT；
根据IBGT驱动器的数据中的同步帧和得到的同步时钟实时回报握手信号给主控制器。
9.根据权利要求8所述的IGBT驱动器，其特征在于，所述监测模块包括第一监测模块，所述第一监测模块具体用于：
实时监测IGBT的CE两端电压Uce，当所述IGBT驱动器下发触发信号给IGBT，且Uce＞Uce_REF1时，延时TD1后，所述IGBT驱动器回报短路故障信息给主控制器，并锁存短路故障信息，其中Uce_REF1表示IGBT导通状态下CE两端电压限值；当所述IGBT驱动器未下发触发信号给IGBT，且Uce＞Uce_REF2时，延时TD2后，所述IGBT驱动器回报过压故障信息给主控制器，并锁存过压故障信息，其中Uce_REF2表示IGBT关断状态下CE两端电压限值。
10.根据权利要求9所述的IGBT驱动器，其特征在于，所述监测模块包括第二监测模块，所述第二监测模块具体用于：
实时监测为IGBT驱动器供电的供电电源的电压Upwr，当Upwr＞UREF_L时，延时TD3后，所述IGBT驱动器回报电源故障信息给主控制器，UREF_L表示供电电源故障电压参考值；当Upwr＞UREF_H时，IGBT驱动器回报电源故障恢复信息给主控制器，UREF_H表示供电电源恢复电压参考值。
11.一种应用于IGBT串联功率模块的驱动同步控制保护装置，其特征在于，包括如权利要求3-4任一所述的主控制器和如权利要求8-10任一所述的IGBT驱动器。
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