CN215072142U - 一种igbt桥式电路的死区时间控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种IGBT桥式电路的死区时间控制系统，涉及IGBT桥式电路控制技术领域。包括DSP处理器、低压电源模块、高压电源模块、四路比较器、IGBT桥式电路、四个隔离差分电压检测电流模块、四个单端电压检测电流模块，IGBT桥式电路包括四个IGBT模块Q1、Q2、Q3、Q4，四个IGBT模块Q1、Q2、Q3、Q4连接在DSP处理器的输出端，DSP处理器与四个IGBT模块Q1、Q2、Q3、Q4之间分别连接有隔离驱动模块，每个所述IGBT模块均对应连接一个隔离差分电压检测电流模块，每路比较器对应连接一个单端电压检测电流模块和一个隔离驱动模块。本实用新型能够实时监控上下桥的电流时间间隔及时调整占空比，调整死区时间，确保负载电流在安全阈值范围内，不损坏IGBT或不使其温度超出结温。
Description
技术领域
本实用新型涉及IGBT桥式电路控制技术领域，具体为一种IGBT桥式电路的死区时间控制系统。
背景技术
IGBT 桥式电路广泛应用于电机驱动、新能源逆变器、电压转换电路等领域，IGBT桥式电路广泛应用的同时，安全可靠的运行是基础，IGBT 桥式电路有一个缺陷就是死区控制不当会带来 IGBT 桥式电路上下桥背IGBT 同时导通，产生短路过电流风险，损坏 IGBT器件，严重致大电流发热危险。
目前的一些厂家芯片死区时间控制是可以修改控制，但是实际电路中，并没有反馈实际的死区时间到前端，电路参数出现变化及感性负载出现延迟时，无法及时自动调整死区时间。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种IGBT桥式电路的死区时间控制系统，可以有效解决背景技术中的问题。
实现上述目的的技术方案是：一种IGBT桥式电路的死区时间控制系统，其特征在于：包括DSP处理器、低压电源模块、高压电源模块、四路比较器、IGBT桥式电路、四个隔离差分电压检测电流模块、四个单端电压检测电流模块，IGBT桥式电路包括四个IGBT模块Q1、Q2、Q3、Q4，四个IGBT模块Q1、Q2、Q3、Q4连接在DSP处理器的输出端，DSP处理器与四个IGBT模块Q1、Q2、Q3、Q4之间分别连接有隔离驱动模块，低压电源模块分别与DSP处理器、隔离驱动模块、隔离差分电压检测电流模块、单端电压检测电流模块连接；
每个所述IGBT模块均对应连接一个隔离差分电压检测电流模块，每个隔离差分电压检测电流模块的输出端分别对应连接一个单端电压检测电流模块，每个单端电压检测电流模块的信号输出端均与DSP处理器的信号输入端连接；
每路比较器对应连接一个单端电压检测电流模块和一个隔离驱动模块，所述比较器的同向输入端与对应单端电压检测电流模块的输出端连接、反向输入端连接低压电源模块、输出端与对应隔离驱动模块连接。
本实用新型的有益效果：
本实用新型能够实时监控上下桥的电流时间间隔及时调整占空比，调整死区时间，确保负载电流在安全阈值范围内，不损坏 IGBT 或不使其温度超出结温。
本实用新型在超过安全阈值时可以直接关断DSP处理器的控制输出，从而关掉IGBT模块Q1、Q2、Q3、Q4的导通，确保实时在正常安全范围内。
本实用新型利用反馈，可以推算出死区时间，通过电路参数校验验证的方法得知目前实际死区时间与逻辑设定的时间相差值，得出可靠得预量，实时调整死区时间。
本实用新型利用反馈，根据实际电路参数的差异性，实时调整电路的安全阈值，是本电路的优化改善调整死区的时间的目的及本质。
本实用新型在紧急故障电流发生时或快速超过阈值时，可以经过输出的电流大小与比较器电路进行最大安全阈值比较，进行快速关断操作。及时实时追踪电路在不同温度和环境下，安全运行，自动优化和调整。
本实用新型也满足在异常条件及环境下，出现瞬间异常电流（瞬态异常电流是指电流大小在正常电流的10-100倍）时，可以紧急关断 IGBT,可以实时检测电流及死区间隔。可靠的避免过流及过热情况发生。
附图说明
图1为本实用新型的系统原理图；
图2为IGBT桥式电路的电路图。
具体实施方式
如图1、2所示，本实用新型包括包括DSP处理器1、低压电源模块2、高压电源模块3、四路比较器4、IGBT桥式电路5、四个隔离差分电压检测电流模块6、四个单端电压检测电流模块7；其中DSP处理器1的型号为： TMS320F28xx；隔离差分电压检测电流模块6的型号为AMC1200BDWVR；单端电压检测电流模块7的型号为MCP6032T-E。
IGBT桥式电路5包括四个相同的IGBT模块Q1、Q2、Q3、Q4，四个IGBT模块Q1、Q2、Q3、Q4连接在DSP处理器1的输出端，DSP处理器1与四个IGBT模块Q1、Q2、Q3、Q4之间分别连接有隔离驱动模块8，低压电源模块2分别与DSP处理器1、隔离驱动模块8、隔离差分电压检测电流模块6、单端电压检测电流模块7连接。
每个所述IGBT模块均对应连接一个隔离差分电压检测电流模块6，每个隔离差分电压检测电流模块6的输出端分别对应连接一个单端电压检测电流模块7，每个单端电压检测电流模块7的信号输出端分别连接DSP处理器1连接。
每路比较器4对应连接一个单端电压检测电流模块7和一个隔离驱动模块8，所述比较器4的同向输入端与对应单端电压检测电流模块7的输出端连接、反向输入端连接低压电源模块、输出端与对应隔离驱动模块8连接。
本实用新型的工作过程：
1）系统初始化，四个IGBT模块Q1、Q2、Q3、Q4的处于关断状态，四个单端电压检测电流模块7输出的模拟电压信号为0V；
2）DSP处理器1根据计算公式：
TD={(Tphl_max-Tplh_min)+(Td_off_max-Td_on_min)+(Tf_max-Tr_min)}*1.5
计算出IGBT桥式电路5的死区时间；
其中，TD为IGBT桥式电路的死区时间；Tphl_max为隔离驱动模块8的最大输出延时时间；Tplh_min为隔离驱动模块8的的最小输出延时时间；Td_off_max为四个IGBT模块Q1、Q2、Q3、Q4关断最大延时时间；Td_on_min为四个IGBT模块Q1、Q2、Q3、Q4开通最小延时时间；Tf_max为四个IGBT模块Q1、Q2、Q3、Q4的上升时间的最大值；Tr_min为四个IGBT模块Q1、Q2、Q3、Q4关闭下降时间的最小值；
3）控制DSP处理器1与IGBT模块Q1、Q4对应的端口输出高电平、并记录输出高电平的开启时刻，与IGBT模块Q1、Q4连接的隔离驱动模块8接收到高电平触发信号后开始计时，并在延时时间Tphl到达后，分别向IGBT模块Q1、Q4发出导通触发信号，IGBT模块Q1、Q4的开通延迟时间Td_on到达后，IGBT模块Q1、Q4导通触发、并输出电流；
同时隔离差分电压检测电流模块6检测到IGBT模块Q1、Q4输出的电流信号，电流信号再通过单端电压检测电流模块7转换为模拟电压信号、并分别发送至DSP处理器1和比较器4，比较器4将获取的信号与参考值进行比较，当超过参考值时，通过隔离驱动模块8关闭IGBT 模块Q1、Q2、Q3、Q4。
4）控制DSP处理器1与IGBT模块Q1、Q4对应的端口输出低电平、并记录输出低电平的开启时刻，与IGBT模块Q1、Q4连接的隔离驱动模块8接收低电平信号后开始计时，并在延时时间Tplh到达后，分别向IGBT模块Q1、Q4发出关断触发信号，IGBT模块Q1、Q4的关断延迟时间Td_off到达后，IGBT模块Q1、Q4关断；
5）控制DSP处理器1与IGBT模块Q2、Q3对应的端口输出高电平、并记录输出高电平的开启时刻，与IGBT模块Q2、Q3连接的隔离驱动模块8接收到高电平触发信号后开始计时，并在延时时间Tphl到达后，分别向IGBT模块Q2、Q3发出导通触发信号，IGBT模块Q2、Q3的开通延迟时间Td_on到达后，IGBT模块Q2、Q3导通触发、并输出电流；
同时隔离差分电压检测电流模块6检测到IGBT模块Q2、Q3输出的电流信号，电流信号再通过单端电压检测电流模块7转换为模拟电压信号、并分别发送至DSP处理器1和比较器4，比较器4将获取的信号与参考值进行比较，当超过参考值时，通过隔离驱动模块8关闭IGBT 模块Q1、Q2、Q3、Q4。
6）控制DSP处理器1与IGBT模块Q2、Q3对应的端口输出低电平、并记录输出低电平的开启时刻，与IGBT模块Q2、Q3连接的隔离驱动模块8接收低电平信号后开始计时，并在延时时间Tplh到达后，分别向IGBT模块Q2、Q3发出关断触发信号，IGBT模块Q2、Q3的关断延迟时间Td_off到达后，IGBT模块Q2、Q3关断；
7）DSP处理器根据公式TD’= （Tplh+ Td_off）- （Tdhl+ Td_on）实时计算IGBT桥式电路5的死区时间的安全阙值TD’， 当TD’-TD》0时，IGBT桥式电路5的IGBT模块正常运行，当TD’-TD《0，DSP处理器调整TD’，使TD’-TD》0。
Claims (1)
1.一种IGBT桥式电路的死区时间控制系统，其特征在于：包括DSP处理器、低压电源模块、高压电源模块、四路比较器、IGBT桥式电路、四个隔离差分电压检测电流模块、四个单端电压检测电流模块，IGBT桥式电路包括四个IGBT模块Q1、Q2、Q3、Q4，四个IGBT模块Q1、Q2、Q3、Q4连接在DSP处理器的输出端，DSP处理器与四个IGBT模块Q1、Q2、Q3、Q4之间分别连接有隔离驱动模块，低压电源模块分别与DSP处理器、隔离驱动模块、隔离差分电压检测电流模块、单端电压检测电流模块连接；
每个所述IGBT模块均对应连接一个隔离差分电压检测电流模块，每个隔离差分电压检测电流模块的输出端分别对应连接一个单端电压检测电流模块，每个单端电压检测电流模块的信号输出端均与DSP处理器的信号输入端连接；
每路比较器对应连接一个单端电压检测电流模块和一个隔离驱动模块，所述比较器的同向输入端与对应单端电压检测电流模块的输出端连接、反向输入端连接低压电源模块、输出端与对应隔离驱动模块连接。
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