CN207530528U - 逆变器与逆变器保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种逆变器与逆变器保护装置，涉及电子电路领域。该逆变器保护装置包括电源模块、IGBT开通电压检测装置以及主控板，电源模块、IGBT开通电压检测装置以及主控板依次电连接，通过IGBT开通电压检测装置输出自身的导通电压并产生基准电压，再比较导通电压及基准电压，若导通电压大于基准电压时生成故障信号，并将故障信号传输至主控板，主控板用于接收到故障信号后封锁IGBT脉冲PWM信号，此时IGBT关断，从而防止IGBT工作不正常甚至烧毁，且整体抗干扰能力强，性能稳定可靠，结构简单，制造成本低。

Description

逆变器与逆变器保护装置

技术领域

本实用新型涉及电子电路领域，具体而言，涉及一种逆变器与逆变器保护装置。

背景技术

轨道列车是人类历史上最重要的机械交通工具，有独立的轨道行驶。铁路列车按载荷物，可分为运货的货车和载客的客车；亦有两者一起的客货车，在现代运输中发挥着重要的作用。轨道列车逆变器选择绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor，IGBT)作为功率器件，IGBT可以看做是一个开关，非通即断，而控制它的通断靠的就是栅射极的电压，当栅射极加正电压(一般为+12V～+15V)时IGBT导通，此为IGBT开通电压。现有技术中的轨道列车IGBT在开通过程中，对于栅射极电压的大小、稳定性十分敏感，必须在一个合适的范围内，否则可能导致IGBT不能正常工作，甚至烧毁。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种逆变器及逆变器保护装置，其旨在改善上述的问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种逆变器保护装置，包括电源模块、IGBT开通电压检测装置以及主控板，所述电源模块、所述IGBT开通电压检测装置以及所述主控板依次电连接，所述电源模块用于为所述IGBT开通电压检测装置提供IGBT开通电压以及电路工作电压，所述IGBT开通电压检测装置用于输出自身的导通电压并产生基准电压，再比较所述导通电压及所述基准电压，若所述导通电压大于所述基准电压时生成故障信号，并将故障信号传输至所述主控板，所述主控板用于接收到所述故障信号后封锁IGBT脉冲PWM信号。

进一步地，所述IGBT开通电压检测装置包括电压导通模块、基准电压产生模块以及电压比较处理模块，所述电压导通模块、所述基准电压产生模块分别与所述电压比较处理模块电连接，所述电源模块分别与所述电压导通模块、所述基准电压产生模块以及所述电压比较处理模块电连接，所述电压导通模块用于输出自身的导通电压，所述基准电压产生模块用于产生基准电压，所述电压比较处理模块用于若所述导通电压大于所述基准电压时生成故障信号，并将故障信号传输至所述主控板。

进一步地，所述电压导通模块包括稳压管以及光耦，所述电源模块包含第一电压输出端、第二电压输出端，所述第一电压输出端、所述稳压管、所述光耦以及所述第二电压输出端依次电连接，所述稳压管用于在大于预设定的电压阈值时导通，所述光耦用于在所述稳压管导通后进入工作状态，所述光耦用于输出导通电压。

进一步地，所述电压导通模块还包括电位器，所述第一电压输出端、所述电位器以及所述稳压管依次电连接。

进一步地，所述基准电压产生模块包括电压基准芯片，所述电源模块还包括第二电压输出端，所述电压基准芯片的负极接地，所述电压基准芯片的正极分别与所述第二电压输出端、所述运算放大器的正极电连接。

进一步地，所述基准电压产生模块还包括第一电阻、第一电容以及第二电容，所述第一电容、所述第二电容以及所述电压基准芯片并联，且所述第一电容的正极分别与所述第二电压输出端、所述第一电阻的一端电连接，所述第一电阻的另一端分别与所述第二电容的正极、所述电压基准芯片的正极电连接，所述第一电容的负极、所述第二电容的负极以及所述电压基准芯片的负极接地。

进一步地，所述电源模块还包括第二电压输出端、第三电压输出端，所述电压比较处理模块包括运算放大器、第三电阻，所述运算放大器的输出端与所述第三电阻电连接，所述运算放大器的其中一个管脚与所述第三电压输出端电连接。

进一步地，所述电压比较处理模块还包括发光二极管，所述发光二极管与所述第三电阻串联于第二电压输出端与所述运算放大器的输出端之间。

进一步地，所述电压比较处理模块还包括第三电容，所述第三电容的一端与所述运算放大器的负极电连接，所述第三电容的另一端接地。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种逆变器，包括上述的逆变器保护装置。

本实用新型提供的逆变器与逆变器保护装置的有益效果是：该逆变器保护装置通过IGBT开通电压检测装置输出自身的导通电压并产生基准电压，再比较导通电压及基准电压，若导通电压大于基准电压时生成故障信号，并将故障信号传输至主控板，主控板用于接收到故障信号后封锁IGBT脉冲PWM信号，此时IGBT关断，从而防止IGBT工作不正常甚至烧毁，且整体抗干扰能力强，性能稳定可靠，结构简单，制造成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的逆变器保护装置的电路连接框图；

图2为本实用新型实施例提供的IGBT开通电压检测装置的电路图。

图标：101-电源模块；102-IGBT开通电压检测装置；103-主控板；104-电压导通模块；105-基准电压产生模块；106-电压比较处理模块。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

请参阅图1，本实用新型实施例提供了一种逆变器保护装置，包括电源模块101、IGBT开通电压检测装置102以及主控板103。电源模块101、IGBT开通电压检测装置102以及主控板103依次电连接。电源模块101用于为IGBT开通电压检测装置102提供IGBT开通电压以及电路工作电压，本实施例中，电源模块101提供三路电压输出，第一电压输出端输出+VCC1、第二电压输出端输出+5V以及第三电压输出端输出+VCC2，且三路输出电压均为独立的供电模式。

IGBT开通电压检测装置102用于输出自身的导通电压并产生基准电压，再比较导通电压及基准电压，若导通电压大于基准电压时生成故障信号，并将故障信号传输至主控板103，主控板103用于接收到故障信号后封锁IGBT脉冲PWM信号。

具体地，IGBT开通电压检测装置102包括电压导通模块104、基准电压产生模块105以及电压比较处理模块106。电压导通模块104、基准电压产生模块105分别与电压比较处理模块106电连接，电源模块101分别与电压导通模块104、基准电压产生模块105以及电压比较处理模块106电连接。

电压导通模块104用于输出自身的导通电压，基准电压产生模块105用于产生基准电压，电压比较处理模块106用于若导通电压大于基准电压时生成故障信号，并将故障信号传输至主控板103。

具体地，如图2所示，电压导通模块104包括稳压管V1以及光耦U1，第一电压输出端、稳压管V1、光耦U1以及第二电压输出端依次电连接。稳压管V1用于在大于预设定的电压阈值时导通，光耦U1用于在稳压管V1导通后进入工作状态，光耦U1用于输出导通电压。本实施例中，光耦U1包括第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端，第一输入端与稳压管V1的正极电连接，第二输入端接地，第一输出端接地，第二输出端分别与第二电压输出端以及电压比较处理模块106电连接。

稳压管V1导通后，两端的电压为稳定电压，可防止加到光耦U1的第一输入端与第二输入端之间的的发光二极管D1的电压大于导通电压，从而避免光耦U1损坏，也起到为光耦U1的发光管限流的作用。当第一电压输出端输出到稳压管V1的电压大于稳压管V1的反向击穿电压时，稳压管V1导通，此时光耦U1进入工作状态；当第一电压输出端输出到稳压管V1的电压小于稳压管V1的反向击穿电压时，稳压管V1截止、光耦U1不工作。

电压导通模块还包括电位器RP1、第二电阻R2，第一电压输出端、电位器RP1以及稳压管V1依次电连接，第二电阻R2的一端与第二电压输出端电连接，第二电阻R2的另一端分别与光耦U1的第二输出端以及电压比较处理模块106电连接。本实施例中，在具体工作时，根据预设的IGBT开通电压检测装置102的开通电压保护阈值进行稳压管V1、电位器RP1以及光耦U1的选型，由于稳压管V1具有一定的分散性，可通过调整电位器RP1的阻值使得IGBT开通电压检测装置的开通电压的保护阈值更加精确，光耦U1导通时第二输出端电压等于第二电压输出端电压。第二电阻R2为上拉电阻。

具体地，基准电压产生模块105包括电压基准芯片U2，其中，电压基准芯片U2可以提供2.5V基准电压源+2.5Vref。电源模块101还包括第二电压输出端，电压基准芯片U2的负极接地，电压基准芯片U2的正极与运算放大器N1的正极电连接。

基准电压产生模块105还包括第一电阻R1、第一电容C1以及第二电容C2，第二电容C2与电压基准芯片U2并联，第一电容C1的正极分别与第二电压输出端、第一电阻R1的一端电连接，第一电阻R1的另一端分别与第二电容C2的正极、电压基准芯片U2的正极电连接，第一电容C1的负极、第二电容C2的负极以及电压基准芯片U2的负极接地，由于光耦U1的隔离，第一电容C1的负极、第二电容C2的负极以及电压基准芯片U2的负极分别与光耦U1的第二输入端处于非共地状态。第一电阻R1与第一电容C1、第二电容C2可控制基准电压的产生时间。

电源模块101还包括第三电压输出端，电压比较处理模块106包括运算放大器N1、第三电阻R3。运算放大器N1包括8个管脚，分别为第一管脚、第二管脚、第三管脚、第四管脚、第五管脚、第六管脚、第七管脚以及第八管脚。其中，第二管脚与第三管脚分别为运算放大器N1的正极、负极。运算放大器N1的输出端与第三电阻R3电连接，运算放大器N1的第八管脚与第三电压输出端电连接。运算放大器N1的第四管脚与第一管脚短接，第四管脚与第一管脚接地，第五管脚与第六管脚短接。

第三电阻R3为上拉电阻，另外，电压比较处理模块106还包括第三电容C3，第三电容C3的一端与运算放大器N1的第三管脚电连接，第三电容C3的另一端接地，第三电容C3用于滤波。

通过光耦U1的第二输出端与第二电压输出端连接点的导通电压与基准电压的比较，若正常时为低电平，若故障时为高电平，主控板103用于接收到故障信号后封锁IGBT脉冲PWM信号。

另外，电压比较处理模块106还可以包括发光二极管D1，发光二极管D1与第三电阻R3串联于第二电压输出端与运算放大器N1的输出端之间，运算放大器N1的输出端即为第七管脚，在故障时，发光二极管D1点亮。

具体工作时，当电源模块101的第一电压输出端提供的IGBT开通电压+VCC1大于预设定的电压保护阈值时，IGBT开通电压+VCC1通过电位器RP1后到稳压管V1的电压大于稳压管V1的反向击穿电压，此时稳压管V1导通，光耦U1工作，电压导通模块104输出的导通电压为低电平0V，即小于基准电压+2.5Vref，运算放大器N1的输出端(即第七管脚)的输出信号FAIL_+VCC1为低电平，此时发光二极管D1不亮，说明IGBT开通电压检测装置102的电压正常，IGBT接收主控板发送的脉冲PWM信号后开通并且正常工作。

当电源模块101的第一电压输出端提供的IGBT开通电压+VCC1小于预设定的电压保护阈值时，IGBT开通电压+VCC1通过电位器RP1后到稳压管V1的电压小于稳压管V1的反向击穿电压，此时稳压管V1截止，光耦U1不工作，电压导通模块104输出的导通电压为高电平5V，大于基准电压+2.5Vref，运算放大器N1的电压输出端(即第七管脚)处的信号FAIL_+VCC1为高电平，此时发光二极管D1点亮，说明IGBT开通电压检测装置102的开通电压异常，信号FAIL_+VCC1的故障信号传递至主控板103，主控板103在接收到故障信号后封锁IGBT脉冲PWM信号，IGBT关断。

另外，本实用新型实施例还提供了一种逆变器，包括上述的逆变器保护装置。

综上所述，本实用新型提供的逆变器与逆变器保护装置，通过IGBT开通电压检测装置输出自身的导通电压并产生基准电压，再比较导通电压及基准电压，若导通电压大于基准电压时生成故障信号，并将故障信号传输至主控板，主控板用于接收到故障信号后封锁IGBT脉冲PWM信号，此时IGBT关断，从而防止IGBT工作不正常甚至烧毁；若导通电压小于基准电压时不生成故障信号，主控板发送IGBT脉冲PWM信号，逆变器处于正常工作状态。本逆变器保护装置通过光耦进行信号隔离，使用高精度电压基准芯片产生参考电压值，整体抗干扰能力强，性能稳定可靠，结构简单，制造成本低。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种逆变器保护装置，其特征在于，包括电源模块、IGBT开通电压检测装置以及主控板，所述电源模块、所述IGBT开通电压检测装置以及所述主控板依次电连接，所述电源模块用于为所述IGBT开通电压检测装置提供IGBT开通电压以及电路工作电压，所述IGBT开通电压检测装置用于输出自身的导通电压并产生基准电压，再比较所述导通电压及所述基准电压，若所述导通电压大于所述基准电压时生成故障信号，并将故障信号传输至所述主控板，所述主控板用于接收到所述故障信号后封锁IGBT脉冲PWM信号。

2.根据权利要求1所述的逆变器保护装置，其特征在于，所述IGBT开通电压检测装置包括电压导通模块、基准电压产生模块以及电压比较处理模块，所述电压导通模块、所述基准电压产生模块分别与所述电压比较处理模块电连接，所述电源模块分别与所述电压导通模块、所述基准电压产生模块以及所述电压比较处理模块电连接，所述电压导通模块用于输出自身的导通电压，所述基准电压产生模块用于产生基准电压，所述电压比较处理模块用于若所述导通电压大于所述基准电压时生成故障信号，并将故障信号传输至所述主控板。

3.根据权利要求2所述的逆变器保护装置，其特征在于，所述电压导通模块包括稳压管以及光耦，所述电源模块包含第一电压输出端、第二电压输出端，所述第一电压输出端、所述稳压管、所述光耦以及所述第二电压输出端依次电连接，所述稳压管用于在大于预设定的电压阈值时导通，所述光耦用于在所述稳压管导通后进入工作状态，所述光耦用于输出导通电压。

4.根据权利要求3所述的逆变器保护装置，其特征在于，所述电压导通模块还包括电位器，所述第一电压输出端、所述电位器以及所述稳压管依次电连接。

5.根据权利要求2所述的逆变器保护装置，其特征在于，所述基准电压产生模块包括电压基准芯片，所述电压比较处理模块包括运算放大器，所述电源模块还包括第二电压输出端，所述电压基准芯片的负极接地，所述电压基准芯片的正极分别与所述第二电压输出端、所述运算放大器的正极电连接。

6.根据权利要求5所述的逆变器保护装置，其特征在于，所述基准电压产生模块还包括第一电阻、第一电容以及第二电容，所述第二电容与所述电压基准芯片并联，且所述第一电容的正极分别与所述第二电压输出端、所述第一电阻的一端电连接，所述第一电阻的另一端分别与所述第二电容的正极、所述电压基准芯片的正极电连接，所述第一电容的负极、所述第二电容的负极以及所述电压基准芯片的负极接地。

7.根据权利要求2所述的逆变器保护装置，其特征在于，所述电源模块还包括第二电压输出端、第三电压输出端，所述电压比较处理模块包括运算放大器、第三电阻，所述运算放大器的输出端与所述第三电阻电连接，所述运算放大器的其中一个管脚与所述第三电压输出端电连接。

8.根据权利要求7所述的逆变器保护装置，其特征在于，所述电压比较处理模块还包括发光二极管，所述发光二极管与所述第三电阻串联于第二电压输出端与所述运算放大器的输出端之间。

9.根据权利要求7所述的逆变器保护装置，其特征在于，所述电压比较处理模块还包括第三电容，所述第三电容的一端与所述运算放大器的负极电连接，所述第三电容的另一端接地。

10.一种逆变器，其特征在于，包括权利要求1～9任一所述的逆变器保护装置。