CN108387830B - 一种基于有源钳位反馈型的igbt过流检测装置及方法 - Google Patents

一种基于有源钳位反馈型的igbt过流检测装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于有源钳位反馈型的IGBT过流检测方法,所述方法包括:当IGBT出现过流时,IGBT关断出现电压尖峰,当IGBT两端电压超过有源钳位二极管的击穿电压时,有源钳位电路工作,将IGBT钳位在保护电压上;检测电路有效地提取有源钳位动作时流过TVS支路电流的时间或存在钳位电压的时间并将该时间信号传递给处理器电路;处理器对检测电路传递的信号的时间及次数进行统计;当处理器电路接收到流过TVS支路电流的时间信号或存在钳位电压的时间信号超过系统设置时间时,即可判定IGBT存在过流故障。本发明还提供了一种基于有源钳位反馈型的IGBT过流检测装置。

Description

一种基于有源钳位反馈型的IGBT过流检测装置及方法
技术领域
本发明属于电力电子技术领域,尤其涉及一种有源钳位反馈型的IGBT过流检测装置及方法。
背景技术
绝缘栅双极性晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor)IGBT广泛应用于电力电子电路装置中。在高压大功率应用中,IGBT往往承受较大电流,IGBT过流是造成IGBT器件损坏的重要原因。在实际应用中,由于负载过载,外部干扰,内部信号错误等原因,都会造成IGBT器件电流急剧增加,超过其容量限制,此时需要关断IGBT器件进行保护,以免IGBT过热损坏。
目前IGBT器件的过流检测主要方法有三种:
一、退饱和检测方法:借助器件导通压降与集电极电流之间的关系,通过检测器件端电压来实现;
二、di/dt方法:检测IGBT开尔文发射极与功率发射极之间的寄生电感上的电压来进行。
三、电流传感器方法:直接采用电流传感器,根据传感器的安装位置不同,可以安装在直流母线侧,或负载侧。通过软件评估是否存在过流。
方法一和方法二主要针对于IGBT短路保护(过流的一种,故障回路阻抗非常小,电流上升率非常快)。时间一般在10us以内,此类短路电流较大,必须在短时间内将IGBT关断,否则会出现IGBT炸管事件。IGBT发生短路时,典型特征是发生退饱和行为,此时借助方法一可以有效检测。另外,IGBT发生短路的前期,电流上升率非常快,此时可以借助方法二进行检测。
方法三主要针对过流回路阻抗较大场合,电流的上升率较缓,电流的上升率在辅助发射极电压也太小,同时过流值不足以使得IGBT产生退饱和行为。此类过流在短时间内不足以将损坏IGBT。但是特殊工况下,如果出现短时间大电流频繁开通关断,短时间内IGBT会产生热积累,也会存在一定的风险。大功率IGBT为了过压保护,一般存在有源钳位电路。有源钳位电路,由多个瞬变电压抑制二极管(Transient Voltage Suppressors)TVS串联组成。在短时间内被频繁的击穿,也面临热损耗问题,影响了系统的可靠性。方法三虽能检测出系统过流,但无法甄别过流路径,不便于故障分析。另外,由于方法三的电流传感器是装在负载侧,一般是通过软件检测,其在检测时间上会有一定的延时。
因此,现急需对IGBT过流检测的装置及方法进行改进。
发明内容
本发明目的在于提供一种有源钳位反馈型的IGBT过流检测的装置及方法,旨在提高对过流行为检测的快速性、准确性及全面性。
为了达到上述目的,本发明提供了一种基于有源钳位反馈型的IGBT过流检测装置,其驱动电路包括处理器电路,推挽电路,有源钳位电路及检测电路,其中处理器电路用于接收PWM输入信号,驱动后面的推挽电路,同时对检测电路传递的信号的时间及次数进行统计,并上传给上位机;推挽电路用于将接收的PWM信号放大后驱动IGBT;有源钳位电路用于IGBT的过电压保护;检测电路用于检测有源钳位电路的动作信号并将该信号传给处理器。
优选的,所述处理器电路采用可编程逻辑器件(Complex Programmable LogicDevice)CPLD或(Field Programmable Gate Array)FPGA。
优选的,所述推挽电路由互补的晶体管或MOS管组成。
优选的,所述有源钳位电路由多个瞬变电压抑制二极管TVS和一个二极管串联组成。
优选的,所述检测电路由电流型检测电路或电压型检测电路组成。
优选的,所述电流型检测电路由电阻R1、R2、R3,二极管D2,稳压二极管Dz2和三极管Q1组成;其中,二极管D2的阳极接有源钳位电路中二极管D1的阳极,二极管D2的阴极接电阻R1的一端,电阻R1的另一端接稳压二极管Dz2的阴极,Dz2的阳极接参考地,同时稳压二极管Dz2的阴极接电阻R2的一端,电阻R2的另一端接三极管Q1的基极,三极管Q1的发射极接地,三极管Q1的集电极的一端接电阻R3的一端,电阻R3的另一端接电源Vcc2,三极管Q1的集电极接到处理器电路的输入口。
优选的,所述电压型检测电路由电阻R21、R22、R23、R24、R25,比较器U1和三极管Q21组成;其中,比较器U1的正向输入端分别接电阻R21一端及有源钳位电路中D1的阳极;电阻R21另一端接地,比较器U1的反向输入端分别接电阻R24、R25的一端;电阻R24的另一端接电源Vcc2,电阻R25另一端接地;比较器U1的输出端接电阻R22;电阻R22的另一端接三极管Q21的基极,三极管Q21的发射极接地,三极管Q21的集电极的一端接电阻R23的一端;电阻R23的另一端接电源Vcc2;三极管Q21的集电极接到处理器电路的输入口。
本发明还提供了一种基于有源钳位反馈型的IGBT过流检测方法,方法包括:
当IGBT出现过流时,即IGBT两端电压超过有源钳位二极管的击穿电压时,有源钳位电路工作,将IGBT钳位在电压上;检测电路有效地提取有源钳位动作时流过TVS支路电流的时间或存在钳位电压的时间并将该时间信号传递给处理器电路;处理器对检测电路传递的信号的时间及次数进行计时和统计;当处理器电路接收到的流过TVS支路电流的时间信号或存在钳位电压的时间信号超过系统设置时间时,即可判定IGBT存在过流故障。
优选的,所述系统设置时间可由以下公式计算得出:
其中,Lσ为被测IGBT换流回路的寄生电感,Ioc为系统的设定过流保护阈值,Vclamp为IGBT过压保护钳位值,Vdc为IGBT关断稳态后承受的电压。
优选的,过流检测方法可结合退饱和检测方法、di/dt方法、电流传感器方法中的一种或几种进行过流检测,其配合动作过程为:在IGBT开通过程中采用退饱和检测方法或di/dt方法进行短路故障检测,在IGBT关断过程中使用所述过流检测方法进行过流检测,当系统中其它过流值较小,无法促使IGBT有源钳位电路动作时,使用电流传感器方法进行过流检测。
从上述技术方案可以看出,本发明相比较现有技术,其对过流行为的检测不仅全面且快速、准确;本明采用CPLD或FPGA该类器件硬件编程,速度块,反馈信号一般在几百纳秒至几微妙,在一个PWM周期即可检测出故障;本发明集成在IGBT驱动器上,在发生过流故障时,能够识别故障路径,易于故障分析;本发明可以统计IGBT有源钳位动作次数,用来评估钳位支路瞬变电压抑制二极管的功耗问题,指导系统设计中存在的问题,提高系统的可靠性;本发明能够实现检测电路与IGBT驱动电路的解耦。只有在关断暂态且有源钳位电路动作时,检测电路才起作用。
附图说明
图1为本发明实施例有源钳位反馈型IGBT过流检测装置中的驱动电路的结构框图;
图2为本发明实施例一提供的一种有源钳位反馈型IGBT过流检测装置的驱动电路的具体电路结构图;
图3为本发明实施例二提供的一种有源钳位反馈型IGBT过流检测装置的驱动电路的具体电路结构图;
图4为根据实施例一提供的一种有源钳位反馈型IGBT过流检测装置搭建的仿真电路所得出的仿真波形。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明内容,下面结合附图及具体实施方式对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种有源钳位反馈型IGBT过流检测装置,其驱动电路的结构框图如图1所示。驱动电路包含四部分:处理器电路,推挽电路,有源钳位电路,检测电路。处理器电路采用可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device)CPLD或(FieldProgrammable Gate Array)FPGA,负责接收PWM输入信号,驱动后面的推挽电路,其中处理器电路用于接收PWM输入信号,驱动后面的推挽电路,同时对检测电路传递的信号的时间及次数进行统计,并上传给上位机。采用CPLD或FPGA主要是由于该类器件硬件编程,速度块,反馈信号一般在几百纳秒至几微妙,采用其他处理器无法满足要求。采用数字可编程逻辑器件CPLD或FPGA对过流故障信号fault时间及次数进行计时,确定IGBT是否存在过流故障,精确度高。推挽电路由互补的晶体管或MOS管组成,负责接收CPLD或FPGA的PWM信号将信号放大后驱动IGBT。有源钳位电路由多个瞬变电压抑制二极管TVS和一个二极管D1串联组成,TVS的电压击穿值取决于IGBT的过压保护值,为了论述方便这里统一用Dz1表示。Dz1阳极接二极管D1的阳极,二极管D1的阴极接IGBT的栅极。有源钳位主要用作是IGBT的过电压保护,当IGBT在关断大电流时,电压会超过TVS的击穿值,击穿电流一部分流入IGBT的门极,门极电压会有所抬升,导致IGBT关断电流斜率变缓,从而抑制IGBT的过电压。所述检测电路由电流检测电路或电压检测电路组成,用于检测有源钳位电路的动作信号并将该信号传给处理器。由于在同样的电路条件下,IGBT关断有源钳位每次的动作时间与关断电流成正比。因此可以在关断时刻统计有源钳位的动作时间,从而识别IGBT是否存在过流故障。具体实现方式可以通过提取有源钳位动作时流过TVS支路电流的时间长短,也可以提取有源钳位动作时钳位电压的时间长短来实现。
实施例一:本实施例的检测电路是基于电流信号,所述电流检测电路由3个电阻、2个二极管和1个三极管组成。如图2所示二极管D2的阳极接有源钳位电路中D1的阳极,二极管D2的阴极接电阻R1的一端,电阻R1的另一端接稳压二极管Dz2的阴极,稳压二极Dz2的阳极接参考地。同时稳压二极Dz2的阴极接电阻R2的一端,电阻R2的另一端接三极管Q1的基极,三极管Q1的发射极接地,三极管Q1的集电极的一端接电阻R3的一端,电阻R3的另一端接电源Vcc2。三极管Q1的集电极接到处理器电路的输入口。当IGBT关断过电流时,有源钳位电路工作,将电压钳位在特定电压上(取决于TVS的击穿电压值),有源钳位电路工作时间的长短,和过电流值相关。过电流值越大,钳位电压的时间越长,从而故障信号fault的时间也越长,通过检测故障信号时间的长短,即可检测出IGBT的过电流大小。电流检测电路工作原理如下:
当IGBT出现过流时,根据公式ΔU=LσdiC/dt,会存在关断过电压ΔU。Lσ为IGBT关断换流回路杂散电感,iC为IGBT关断时的电流。关断电流越大,IGBT的过电压越高,当IGBT两端电压VCE=VDC+ΔU(VDC为直流母线电压)超过有源钳位二极管的击穿电压VDz1时,有源钳位电路工作,将IGBT钳位在电压VDz1上,从而保护IGBT。
有源钳位电路工作时,TVS被击穿。门极电压Vg=iRg Rg+Vee。二极管D1阳极电势为VD1=VFD1+Vg。其中,VFD1在为二极管D1的正向导通电压。此时VD1大于0V,因此会有电流iD2流入电流检测电路,同时满足iD2=(VD1-VFD2-VDZ2)/R1,VFD2为二极管D2的正向导通电压,VDZ2为稳压二极管Dz2的稳压值。R1用来调节电流iD2,iD2大小需要满足稳压二极管Dz2工作在反向击穿工作区的最小电流值。在保证了Dz2正常工作后,iQ1=(VDZ2-VQ1B)/R2,R2用来调节Q1的基极电流iQ1,iQ1需要保证Q1工作在饱和区,即DZ2被反向击穿后,Q1的集电极电势VQ1C为0V。Dz2未被反向击穿时,iQ1为0,VQ1C为Vcc2,Vcc2大小一般为3.3V或5V,需要与CPLD或FPGA供电电压一致。加以概括为:当有源钳位动作时,VQ1C为低电平,其他任何时刻都为高电平。
通过上面分析,只要故障信号VQ1C为低电平,即可判断此时IGBT一定处于关断暂态,并且有源钳位电路正常工作,此时IGBT两端电压VCE被钳位在电压VDz1上。关断电流越大有源钳位电路的动作时间越长,VCE钳位时间也就越长。可以参考图4仿真波形。IGBT两次关断电流分别在1.2kA和2.3kA。两次关断时,有源钳位电流均参与动作,最终IGBT电压被钳位在600V左右,不同的是钳位时间不一样。
过流检测电路工作的时间取决于TVS的击穿时间,通过测量检测电路的故障输出信号的长短,可以判别系统是否存在过流故障。在该仿真实例中,关断2.3kA时,故障输出时间是3uS,关断1.2kA时,故障输出时间是0.7us。如果系统设置的IGBT过流值是2.3kA,当CPLD检测到VQ1C信号的低电平时间超过3uS时,即可判定IGBT存在过流故障。
该电路能够实现检测电路与IGBT驱动电路的解耦,只有在关断暂态且有源钳位电路动作时,检测电路才起作用。
实施例二:本实施例的检测电路是基于电压信号,其他电路的工作原理和实施例1相同。电压检测电路由5个电阻、1个比较器和1个三极管组成,比较器U1的正向输入端分别接电阻R21一端及有源钳位电路中二极管D1的阳极;电阻R21另一端接地,比较器U1的反向输入端分别接电阻R24、R25的一端;电阻R24的另一端接电源Vcc2,电阻R25另一端接地;比较器U1的输出端接电阻R22;电阻R22的另一端接三极管Q21的基极,三极管Q21的发射极接地,三极管Q21的集电极的一端接电阻R23的一端;电阻R23的另一端接电源Vcc2。三极管Q21的集电极接到处理器电路的输入口。
电压检测电路的具体工作原理:
当IGBT关断过电流时IGBT有源钳位电路动作,会有击穿电流iDZ1流过TVS二极管DZ1和普通二极管D1。因此VD1电位等于门极电压Vg与D1二极管导通压降之和。为了保证钳位电路不工作时,比较器U1正向输入端有确定电位,选连接高阻值电阻R21接地。R21选取高阻值的目的是保证不能影响有源钳位电路正常工作。
通过合理设置U1比较器的反向输入端的参考电压Vref,即可判别钳位电路的动作时间。当VD1电压高于Vref时,比较器输出Vout为高电平,驱动三极管Q21。Q21导通后故障信号fault电位变低。通过检测fault的低电平故障时间,即可判定IGBT是否存在过流故障。
该实施例中统计有源钳位动作时间电路中的电压比较器U1采集点取自于钳位电路支路中的电位。该提取点也可以取自IGBT的集电极电位C。但由于集电极电位点较高,因此需要对电路适当修改,在这里不再赘述。
实施例三:相应于实施例一、二,本实施例还提供了一种基于有源钳位反馈型的IGBT过流检测方法,该方法主要包括:
当IGBT出现过流时,即IGBT两端电压超过有源钳位二极管的击穿电压时,有源钳位电路工作,将IGBT钳位在保护电压上;检测电路有效地提取有源钳位动作时流过TVS支路电流的时间或存在钳位电压的时间,并将该时间信号传递给处理器电路;处理器对检测电路传递的信号的时间及次数进行计时和统计;当处理器电路接收到的流过TVS支路电流的时间信号或存在钳位电压的时间信号超过系统设置时间时,即可判定IGBT存在过流故障。
其中,系统设置时间可由以下公式计算得出:
其中,Lσ为被测IGBT换流回路的寄生电感,Ioc为系统的设定过流保护阈值,Vclamp为IGBT过压保护钳位值,Vdc为IGBT关断稳态后承受的电压。
下面将该方法结合基于电流型信号的检测装置进行详细解释说明,该方法在实施例一中实现原理如下:IGBT关断过流时,会产生过电压,当过压超过有源钳位支路的电压VDz1时,钳位支路电流iDZ1部分电流会流入门极,促使门极电压抬高,从而减缓关断di/dt,达到抑制IGBT的效果。过流值越大,电压钳位时间越长;在电压钳位过程中iDZ1部分电流iD2会流入过流检测电路,击穿稳压二极管Dz2,因此VDz2电压的持续时间与IGBT电压钳位时间一致;在稳压二极管Dz2正常工作时间内,三极管Q1被正常驱动,iQ1流入基极,三极管进入饱和区,集电极电势VQ1C被拉到最低电平,低电平的时序时间与IGBT电压钳位时间一致,处理器此时对故障信号VQ1C的低电平计时,当低电平时间超过一定值时,即可判别IGBT存在过流故障。
该检测方法是在IGBT关断时刻提取钳位电路动作的时间长短来判定IGBT是否存在过流,因此需要保证该电路只有在关断暂态才能起作用,在其他任何时刻都不参与工作,同时也不能影响IGBT的正常开关行为。根据此要求,实施例一中的二极管D1和D2能够起到过流检测电路和推挽电路解耦作用,即两个电路的工作互不影响。在正常开通时门极电压为Vcc,一般为15V,此电位要高于检测电路的电位。为了保证正常开通信号对检测电路没有影响,有源钳位电路中串联二极管D1可防止门极电流有一部分流入过流检测电路。大功率IGBT一部需要负偏置电压Vee,保证可靠关断,Vee一般为-10V或15V左右。过流检测电路的参考地电压为0V,该电势高于Vee,为了检测电路影响IGBT关断信号,需要串联二极管D2,阻止检测电路电流iD2反向流入门极。
该方法在实施例二中实现原理如下:IGBT关断过流时,会产生过电压,当过压超过有源钳位支路的电压VDz1时,钳位支路电流iDZ1部分电流会流入门极,促使门极电压抬高,从而减缓关断di/dt,达到抑制IGBT的效果。过流值越大,电压钳位时间越长;在电压钳位过程中D1二极管正向导通,因此VD1电位会有所增加,当有源钳位电路没有动作时,D1无电流通过,因此VD1电位等于0V,基于此可以合理设计Vref电位,即可区分IGBT是否存在过流故障。当IGBT关断过程中,如果VD1>Vref时,比较器U1翻转,三极管Q21被正常驱动进入饱和区,集电极电势VQ21C被拉到最低电平,低电平的时序时间与IGBT电压钳位时间一致,处理器此时对故障信号VQ21C的低电平计时,当低电平时间超过一定值时,即可判别IGBT存在过流故障。该检测方法是通过提取有源钳位电路电压信号时间长短来判定IGBT是否存在过流,因此该电路并不会影响IGBT的正常开关行为。同时为了保证VD1电位在有源钳位电路不工作时为有确定电位,需要将高阻值电阻R21接地处理。
本发明能够在一个PWM开关周期内检测到过流行为,本发明检测短路保护的时间相比背景技术中的方法一和二要慢,但是比方法三要快,其主要针对方法一二无法检测出来的过流行为。因此本发明也可以与以上现有的三种方法配合使用,不仅能够全面且有效的检测IGBT各种过流行为,而且可以保证检测到各种过流行为的时间最短,从而进一步大大提高了大功率电力电子装置中IGBT应用的可靠性。
本发明由于电路简单,可以较容易的集成到IGBT驱动电路上。结合背景技术中提到的三种方法能够有效扩大IGBT的保护范围和提高保护速度,具体实现方式:IGBT开通过程中采用退饱和检测方法或di/dt方法进行短路故障检测,在IGBT关断过程中使用本发明的过流检测方法。当系统中其它过流值较小,无法促使IGBT有源钳位电路动作时,使用电流传感器方法进行过流检测。
该发明是基于IGBT关断有源钳位电路动作时间长短检测IGBT过流故障的,当动作时间较短时,可以不认为存在过流故障,但是此时有源钳位电路中的TVS二极管会频繁动作,造成热积累,存在一定的热击穿风险。同时由于有源钳位电路动作时,IGBT进入有源区,损耗也会增大,也存在一定的热击穿风险。因此可以采用处理器统计IGBT在一定时间内的有源钳位动作次数,当次数过于频繁时,即可认为系统的安全受到影响,对评估电力电子系统中IGBT的工作极限有重要意义。
当电力电子系统出现过流故障时,一般很难判定具体的过流路径,从而无法精确地定位故障原因。由于该过流检测方法是集成在IGBT驱动板上的,因此当系统中出现过流故障时,可以精确地知道具体是哪个IGBT出现了过流故障,从而较容易的判定故障路径,便于故障分析。该方法可以有效的统计有源钳位动作次数,用来评估TVS和IGBT热损耗问题,用来指导系统设计中存在的问题,提高系统的可靠性。
需要说明的是上述实施例,并非用来限定本发明的保护范围,在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims (9)

1.一种基于有源钳位反馈型的IGBT过流检测装置,其特征在于,包括:
处理器电路,其用于接收PWM输入信号,驱动后面的推挽电路,同时对检测电路传递的信号的时间及次数进行统计,并上传给上位机;
推挽电路,其用于将接收的PWM信号放大后驱动IGBT;
有源钳位电路,其用于IGBT的过电压保护;以及
检测电路,其用于检测所述有源钳位电路的动作信号并将该信号传给所述处理器电路;
所述检测电路由电流型检测电路组成;
所述电流型检测电路由电阻R1、R2、R3,二极管D2,稳压二极管Dz2和三极管Q1组成;
其中,二极管D2的阳极接有源钳位电路中二极管D1的阳极,二极管D2的阴极接电阻R1的一端,电阻R1的另一端接稳压二极管Dz2的阴极,Dz2的阳极接参考地,同时稳压二极管Dz2的阴极接电阻R2的一端,电阻R2的另一端接三极管Q1的基极,三极管Q1的发射极接地,三极管Q1的集电极的一端接电阻R3的一端,电阻R3的另一端接电源Vcc2,三极管Q1的集电极接到处理器电路的输入口;
所述检测电路在关断暂态且有源钳位电路动作时,才起作用;
所述有源钳位电路由多个瞬变电压抑制二极管TVS和一个二极管串联组成。
2.根据权利要求1所述的基于有源钳位反馈型的IGBT过流检测装置,其特征在于:所述处理器电路采用可编程逻辑器件CPLD或者FPGA。
3.根据权利要求1所述的基于有源钳位反馈型的IGBT过流检测装置,其特征在于:所述推挽电路由互补的晶体管或MOS管组成。
4.一种基于有源钳位反馈型的IGBT过流检测装置,其特征在于,包括:
处理器电路,其用于接收PWM输入信号,驱动后面的推挽电路,同时对检测电路传递的信号的时间及次数进行统计,并上传给上位机;
推挽电路,其用于将接收的PWM信号放大后驱动IGBT;
有源钳位电路,其用于IGBT的过电压保护;以及
检测电路,其用于检测所述有源钳位电路的动作信号并将该信号传给所述处理器电路;
所述检测电路由电压型检测电路组成;
所述电压型检测电路由电阻R21、R22、R23、R24、R25,比较器U1和三极管Q21组成;
其中,比较器U1的正向输入端分别接电阻R21一端及有源钳位电路中二极管D1的阳极;电阻R21另一端接地,比较器U1的反向输入端分别接电阻R24、R25的一端;电阻R24的另一端接电源Vcc2,电阻R25另一端接地;
比较器U1的输出端接电阻R22;电阻R22的另一端接三极管Q21的基极,三极管Q21的发射极接地,三极管Q21的集电极的一端接电阻R23的一端;电阻R23的另一端接电源Vcc2;三极管Q21的集电极接到处理器电路的输入口;
所述检测电路在关断暂态且有源钳位电路动作时,才起作用;
所述有源钳位电路由多个瞬变电压抑制二极管TVS和一个二极管串联组成。
5.根据权利要求4所述的基于有源钳位反馈型的IGBT过流检测装置,其特征在于:所述处理器电路采用可编程逻辑器件CPLD或者FPGA。
6.根据权利要求4所述的基于有源钳位反馈型的IGBT过流检测装置,其特征在于:所述推挽电路由互补的晶体管或MOS管组成。
7.一种基于有源钳位反馈型的IGBT过流检测方法,其特征在于,该方法包括:
当IGBT出现过流时,即IGBT两端电压超过有源钳位二极管的击穿电压时,有源钳位电路工作,将IGBT钳位在保护电压上;
检测电路提取有源钳位动作时,流过TVS支路电流的时间或存在钳位电压的时间并将该时间信号传递给处理器电路;处理器电路对检测电路传递的信号的时间及次数进行计时和统计;
当处理器电路接收到的流过TVS支路电流的时间信号或存在钳位电压的时间信号超过系统设置时间时,即可判定IGBT存在过流故障。
8.根据权利要求7所述的基于有源钳位反馈型的IGBT过流检测方法,其特征在于:所述系统设置时间由以下公式计算得出:
其中,Lσ为被测IGBT换流回路的寄生电感,Ioc为系统的设定过流保护阈值,Vclamp为IGBT过压保护钳位值,Vdc为IGBT关断稳态后承受的电压。
9.根据权利要求7或8所述的基于有源钳位反馈型的IGBT过流检测方法,其特征在于:
过流检测方法可结合退饱和检测方法、di/dt方法、电流传感器方法中的一种或几种进行过流检测,其配合过程为:
在IGBT开通过程中采用退饱和检测方法或di/dt方法进行短路故障检测,在IGBT关断过程中使用所述过流检测方法进行过流检测,当系统中其它过流值较小,无法促使IGBT有源钳位电路动作时,使用电流传感器方法进行过流检测。
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