CN107749708A - 一种变频器igbt控制电路、使用该控制电路的压缩机和空调 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变频器IGBT控制电路，具有IGBT主电路、以及对IGBT主电路上桥臂和下桥臂中IGBT进行控制的变频驱动电路，在所述IGBT的发射极和集电极之间串接钳位限流电路；钳位限流电路将变频驱动电路功率地的反向电压进行钳位，消除了变频器在高频高负荷工况运行时，无源钳位滤除功率器件以及功率回路线路电感在反向续流过程中产生的电压尖峰，提高元器件可靠性，延长了设备使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及变频器控制电路，尤其涉及一种变频器IGBT控制电路、以及使用该控制电路的压缩机和空调。
背景技术
随着商用空调市场竞争越来越激烈，商用空调控制器方案正向着高功率密度、高集成度、低成本的方向发展，近年来，IPM（智能功率模块）功率器件由于功率无法达到使用要求且对器件散热要求较高，对于14HP以上商用空调机型已无法应用，而功率IGBT模组+IGBT驱动IC方案由于集成所有功率半导体器件于一个封装，且电流耐受能力较高，并具有更强大的散热能力而得到越来越多的应用。非隔离型IGBT驱动芯片容易受到反向续流以及线路寄生电感引起的电压尖峰，造成工作环境恶劣、系统不稳定，元器件容易失效等缺陷。由于12kW空调变频器选用非隔离IGBT（绝缘栅双极型晶体管）驱动方案，而非隔离驱动IC内部通过levelshift电路连接弱电控制信号与强电功率电路，在变频器高频高负荷运行时负载电流较大，反向续流时电流变化率较高，容易产生反向电压尖峰导致器件击穿损坏。
因此，如何设计一种能消减电压尖峰，改善驱动芯片应用环境的IGBT控制电路是业界亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明提出一种变频器IGBT控制电路、以及使用该控制电路的压缩机和空调。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是设计一种变频器IGBT控制电路，具有IGBT主电路、以及对IGBT主电路上桥臂和下桥臂中IGBT进行控制的变频驱动电路，其在所述IGBT的发射极和集电极之间串接钳位限流电路。
所述钳位限流电路具有串联的钳位二极管和限流电阻，其中的钳位二极管正向耦合连接在IGBT的发射极和集电极之间，所述上桥臂和下桥臂的连接点耦合连接变频驱动电路中驱动芯片的公用端。
所述IGBT主电路具有用以输出三相交流电的三对上下桥臂，每对上下桥臂分别受相应的一个变频驱动电路控制，每对上下桥臂皆具有上桥臂和下桥臂；所述钳位限流电路只安装在下桥臂IGBT的发射极和集电极之间。
所述驱动芯片采用IR2213STRPBF驱动芯片。
本发明还公开了一种压缩机，该压缩机具有前述的变频器IGBT控制电路。
本发明还公开了一种空调，该空调使用了具有变频器IGBT控制电路的压缩机。
与现有技术相比，本发明消除了变频器在高频高负荷工况运行时，无源钳位滤除功率器件以及功率回路线路电感在反向续流过程中产生的电压尖峰，提高元器件可靠性，延长了设备使用寿命，可广泛适用于12kW空调变频器。
附图说明
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：
图1是本发明较佳实施例的原理框图；
图2是本发明变频驱动电路的电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明揭示了一种变频器IGBT控制电路，参看图1，其具有IGBT主电路、以及对IGBT主电路上桥臂和下桥臂中IGBT进行控制的变频驱动电路，其在所述IGBT的发射极和集电极之间串接钳位限流电路（参看图2中左上角虚线框中电路）。钳位限流电路将变频驱动电路功率地的反向电压进行钳位，消除了变频器在高频高负荷工况运行时，无源钳位滤除功率器件以及功率回路线路电感在反向续流过程中产生的电压尖峰，提高元器件可靠性，延长了设备使用寿命。
在较佳实施例中，所述钳位限流电路具有串联的钳位二极管D和限流电阻R34，其中的钳位二极管正向耦合连接在IGBT的发射极和集电极之间，所述上桥臂和下桥臂的连接点（功率地）耦合连接变频驱动电路中驱动芯片的公用端com（驱动芯片的第二管脚）。需要指出，钳位二极管和限流电阻R34串联顺序是可以互换的，在图2中钳位二极管D是正向连接在IGBT的发射极和限流电阻R34之间，钳位二极管D也可以正向连接在限流电阻R34和IGBT的集电极之间，只要保持正向耦合连接在IGBT的发射极和集电极之间即可。
参看图2示出的变频驱动电路，由于12kW空调变频器选用如图2所示的非隔离IGBT驱动方案，采用不具备电磁隔离功能的驱动芯片，内部强弱电阻断只能依靠高耐压半导体器件实现，在变频器高频高负荷运行时负载电流较大，反向续流时电流变化率较高，这样就会出现强电部分产生的干扰信号传导至芯片内部，造成过压击穿等现象。本发明提供了钳位限流电路滤除反向尖峰电压，保护器件，提高可靠性。在变频器设计当中，评估功率回路中的干扰往往通过测试电机负载端U、V、W对COM的电压波形来实现，如果电压波形在IGBT开通时出现负电压，则说明功率回路线路电感在电流发生瞬变时产生压降，负压电压值越高，驱动芯片中的功率半导体失效几率越高，本发明提供了一种无源钳位反向电压尖峰的解决方案，通过对IGBT模组U、V、W引脚与IGBT晶元发射极引脚之间增加低导通压降肖特基二极管，当上桥IGBT关断，进入死区续流状态时，功率地由于电流突变以及线路电感等原因产生压降，而此时肖特基二极管迅速导通，将反向电压钳位至二极管导通压降，由于肖特基二极管正向导通压降极小，可以有效滤除反向尖峰电压，通过增加串联限流电阻可以达到抑制与IGBT续流二极管并联分流的作用，防止钳位二极管由于过流导致过热损坏。
参看图1示出的较佳实施例的原理框图，所述IGBT主电路具有三对上下桥臂和三个变频驱动电路，三对上下桥臂输出三相交流电（U、V、W），1个变频驱动电路控制1对上下桥臂，每对上下桥臂皆具有上桥臂和下桥臂；所述钳位限流电路只安装在下桥臂IGBT的发射极和集电极之间。钳位限流电路是为了滤除上桥浮动电源的地与芯片com脚之间的负电压(功率地的寄生电感导致)，而上桥的地线是都是相互隔离的，驱动信号环路也不会和其它线路一起回流，所以受到的干扰较小，不需要钳位电路。
在较佳实施例中，所述驱动芯片采用IR2213STRPBF驱动芯片。
本发明还公开了一种压缩机，该压缩机具有前述的变频器IGBT控制电路。
本发明还公开了一种空调，该空调使用了具有变频器IGBT控制电路的压缩机。
以上实施例仅为举例说明，非起限制作用。任何未脱离本申请精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本申请的权利要求范围之中。
Claims (6)
1.一种变频器IGBT控制电路，具有IGBT主电路、以及对IGBT主电路上桥臂和下桥臂中IGBT进行控制的变频驱动电路，其特征在于：在所述IGBT的发射极和集电极之间串接钳位限流电路。
2.如权利要求1所述的变频器IGBT控制电路，其特征在于：所述钳位限流电路具有串联的钳位二极管和限流电阻，其中的钳位二极管正向耦合连接在IGBT的发射极和集电极之间，所述上桥臂和下桥臂的连接点耦合连接变频驱动电路中驱动芯片的公用端（com）。
3.如权利要求2所述的变频器IGBT控制电路，其特征在于：所述IGBT主电路具有用以输出三相交流电的三对上下桥臂，每对上下桥臂分别受相应的一个变频驱动电路控制，每对上下桥臂皆具有上桥臂和下桥臂；所述钳位限流电路只安装在下桥臂IGBT的发射极和集电极之间。
4.如权利要求3所述的变频器IGBT控制电路，其特征在于：所述驱动芯片采用IR2213STRPBF驱动芯片。
5.一种压缩机，其特征在于，该压缩机具有权利要求1-4任一项所述的变频器IGBT控制电路。
6.一种空调，其特征在于，所述的空调使用权利要求5所述的压缩机。
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| CN201711078876.8A CN107749708A (zh) | 2017-11-06 | 2017-11-06 | 一种变频器igbt控制电路、使用该控制电路的压缩机和空调 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN111337808A (zh) * | 2019-05-13 | 2020-06-26 | 上海交通大学 | 功率半导体器件导通压降的在线测量电路及系统 |
| CN114002575A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-02-01 | 华北电力大学 | 一种igbt模块的键合线断裂状态监测方法及装置 |
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2017
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| CN111337808B (zh) * | 2019-05-13 | 2023-08-25 | 上海交通大学 | 功率半导体器件导通压降的在线测量电路及系统 |
| CN114002575A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-02-01 | 华北电力大学 | 一种igbt模块的键合线断裂状态监测方法及装置 |
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