CN202282730U - 一种两电平逆变器中上下桥互锁电路 - Google Patents

一种两电平逆变器中上下桥互锁电路 Download PDF

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陈敏
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Abstract

本实用新型的两电平逆变器中上下桥互锁电路，两电平逆变器的一个桥臂包括两IGBT，特征在于：上下桥互锁电路包括两驱动电路和两信号反馈电路；信号反馈电路包括光电耦合器、TVS管和限流电阻，TVS管、限流电阻以及发光二极管串联电路的两端分别接于相应IGBT的集电极与发射极；所述两IGBT的门极与发射极之间分别设置连接有三极管T1和T2；两反馈信号分别与相应三极管的基极和集电极相连接。本实用新型有效地实现了同一桥臂中上下两个IGBT的互锁，使其在同一时刻只能有一个处于导通状态，避免了以往由于控制信号或硬件电路的错误而发生误导通，使得上下两个IGBT直通而引起母线短路。在信号反馈电路中采用光电耦合电路，有效地实现了弱点与强电的隔离，起到了对电路的有效保护作用。

Description

一种两电平逆变器中上下桥互锁电路
技术领域
本实用新型涉及一种两电平逆变器中上下桥互锁电路，更具体的说，尤其涉及一种应用于电力电子技术领域的利用硬件电路实现互锁的两电平逆变器中上下桥互锁电路。
背景技术
两电平逆变器电路中同一桥臂上下的两个开关管任何情况下不能同时导通工作，为实现这一目的，一般采用时间设定方法，在上桥关断信号后，下桥才能导通工作，反之是下桥关断后，上桥信号才能工作，否则就会损坏开关管，另外的方法是只在给定的开关管信号上做互锁处理，但存在实际的开关管由于参数不同，外围电路不同，虽然给了关断信号，但实际上有可能开关管并没有关断，这样如果再开通下桥就完全有可能出现上下桥直通，母线短路，更使开关管损坏。
发明内容
本实用新型为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种应用于电力电子技术领域的利用硬件电路实现互锁的两电平逆变器中上下桥互锁电路。
本实用新型的两电平逆变器中上下桥互锁电路，所述两电平逆变器包括相互连接后接于直流母线之间的两IGBT（IGBT1、IGBT2），输出信号接于两IGBT之间，其特别之处在于：所述上下桥互锁电路包括两驱动电路以及两信号反馈电路，两驱动电路的输出端分别与两IGBT的控制端相连接；所述信号反馈电路包括光电耦合器、与光电耦合器中发光二极管相串联的TVS管以及与光敏三极管相串联的限流电阻，限流电阻与光敏三极管之间的连接处为反馈信号输出端，TVS管与发光二极管串联电路的两端分别接于相应IGBT的集电极与发射极；所述两IGBT的门极与发射极之间分别设置连接有三极管T1和T2；两反馈信号分别与相应三极管的基极和集电极相连接。两个IGBT绝缘栅双极型晶体管相串联后接于两直流母线之间，输出信号接于两IGBT的连线之间。信号反馈电路所输出的反馈信号与相应的控制信号存在一定的逻辑关系，若控制信号为高电平时，由其产生的反馈信号为低电平，反之亦然；驱动电路的输出信号接于IGBT的门极，一个控制信号的反馈信号接于与另一个IGBT相对应的三极管的基极和集电极上，以便根据IGBT的导通状态来实现精准控制的目的，不仅控制信号实现了互锁，即使驱动电路输出的信号有误，也会保证在同一时刻两IGBT只有一个导通。
本实用新型的两电平逆变器中上下桥互锁电路，由限流电阻和光电耦合器次级的光敏三极管组成回路的两端分别接于驱动电路正负电源的两端。与驱动电路1相配合的反馈电路与驱动电路2采用同一电源；与驱动电路2相配合的反馈电路与驱动电路1采用同一电源。
本实用新型的两电平逆变器中上下桥互锁电路，所述IGBT的集电极与发射极之间反向并联有起保护作用的二极管，所述光电耦合器中发光二极管的两端也反向并联有起保护作用的二极管。二极管具有有效的反击穿功能。
本实用新型的两电平逆变器中上下桥互锁电路，在信号反馈电路与相应三极管的基极与集电极之间均设置有电阻。设置相应的电阻可进行限流，实现对电路的保护。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的上下桥互锁电路，通过设置驱动电路以及用于检测IGBT导通状态的信号反馈电路，并利用某一控制信号和另一控制信号的反馈信号同时对IGBT的状态进行控制，有效地实现了同一桥臂中上下两个IGBT的互锁，使其在同一时刻只能有一个处于导通状态，避免了以往由于控制信号或硬件电路的误差而发生误导通。在信号反馈电路中采用光电耦合电路，有效地实现了弱点与强电的隔离，起到了对电路的有效保护作用。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理图。
图中：T1、T2：三极管，IGBT1、IGBT2：绝缘栅双极型晶体管，Tvs：TVS管，R1～R8：电阻。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，给出了本实用新型的两电平逆变器中上下桥互锁电路的电路原理图，其包括第一控制信号、第二控制信号、两驱动电路、两IGBT（IGBT1、IGBT2）、两三极管（T1、T2）以及两信号反馈电路，信号反馈电路包括TVS管、光电耦合器的发光二极管和光敏三极管，光电耦合器初级的发光二极管和光敏三极管构成了光电耦合器；光敏三极管上设置有限流电阻，限流电阻与光敏三极管串联之间的连线为反馈信号的输出端。图中所示第一控制信号经驱动电路1后接于IGBT1的控制端（即门极），第二控制信号经驱动电路2后接于IGBT2的控制端（即门极）；以便实现对两IGBT状态的控制。所示的光电耦合器中发光二极管与TVS管相串联后接于IGBT1的集电极与发射极上，限流电阻R3与光敏三极管相串联后的电路接于驱动电路2电源正极与负极的两端，限流电阻R3与光敏三极管之间的连接处为第一反馈信号的输出点。所示的三极管T1为PNP型，三极管T1的发射极和集电极分别与IGBT1的门极和发射极线连接。当IGBT1处于截止状态时，光电耦合器中发光二极管就处于导通状态，控制相应的光敏三极管导通，使得第一反馈信号为高电平；当IGBT1处于导通状态时，相对应的发光二极管和光敏三极管均处于截止状态，输出的第一反馈信号为低电平。
相应地，与IGBT1相连接的驱动电路和信号反馈电路的连接关系与上述的连接关系一致。从而也可得出，当IGBT2处于截止状态时，输出的第二反馈信号为高电平；IGBT2处于导通状态时，第二反馈信号为低电平。第一控制信号所控制的第一反馈信号经过电阻R5、R6分别与三极管T1的基极和集电极相连接；第二控制信号所控制的第二反馈信号经过电阻R7、R8分别与三极管T2的基极和集电极相连接。这种电路结构就实现了驱动电路输出的控制信号与反馈信号共同作用，来对相应的IGBT状态进行控制。由于反馈信号与相应的IGBT的导通、截止状态存在精准的逻辑关系，在通过其与相应的控制信号进行与运算，可得出正确的控制信号，避免了两IGBT同时导通情况的发生，避免了以往由于控制信号或硬件电路的误差而发生误导通。
晶体管IGBT1、IGBT2的导通状态与控制信号的关系
第一控制信号 第二控制信号 IGBT1的导通状态 IGBT2的导通状态
0 0 截止 截止
0 1 截止 导通
1 0 导通 截止
1 1 截止 截止
控制信号两个都为高时，谁先为高，对应的IGBT就谁先导通，另一个就必然截止。
由此可见，只有当两控制信号一个为高电平另一个为低电平时，才能使两IGBT（T1、T2）之一导通，有效地避免了正负母线短路现象的发生。又由于采用可以表征IGBT导通状态的反馈信号与控制信号进行与运算，在两电平逆变器受到干扰而使两IGBT同时导通或不该导通的导通时，进过反馈信号的反馈作用，也会使相应的IGBT瞬间由导通变为截止，实现了对电路的有效保护，可谓实现了真正意义上的互锁控制。

Claims (4)

1.一种两电平逆变器中上下桥互锁电路，所述两电平逆变器包括相互连接后接于直流母线之间的两IGBT（IGBT1、IGBT2），输出信号接于两IGBT之间，其特征在于：所述上下桥互锁电路包括两驱动电路以及两信号反馈电路，两驱动电路的输出端分别与两IGBT的控制端相连接；所述信号反馈电路包括光电耦合器、与光电耦合器中发光二极管相串联的TVS管以及与光敏三极管相串联的限流电阻，限流电阻与光敏三极管之间的连接处为反馈信号输出端，TVS管与发光二极管串联电路的两端分别接于相应IGBT的集电极与发射极；所述两IGBT的门极与发射极之间分别设置连接有三极管T1和T2；两反馈信号分别与相应三极管的基极和集电极相连接。
2.根据权利要求1所述的两电平逆变器中上下桥互锁电路，其特征在于：由限流电阻和光敏三极管组成回路的两端分别接于驱动电路正负电源的两端。
3.根据权利要求1或2所述的两电平逆变器中上下桥互锁电路，其特征在于：所述IGBT的集电极与发射极之间反向并联有起保护作用的二极管，所述光电耦合器中发光二极管的两端也反向并联有起保护作用的二极管。
4.根据权利要求1或2所述的两电平逆变器中上下桥互锁电路，其特征在于：在信号反馈电路与相应三极管的基极与集电极之间均设置有电阻。
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