[实用新型]高压变流器的简化驱动电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及高压变流器，特别涉及高压变流器中的高压IGBT的驱动电路，具体为高压变流器的简化驱动电路。

背景技术

按国际惯例和我国国家标准对电压等级的划分，供电电压≥10kV时称高压，1kV～10kV时称中压。但我们习惯上也把额定电压为6kV或3kV的电机称为“高压电机”。高压电动机在企业及铁路领域中应用极为广泛，因此，我们把驱动1～10kV交流电动机的变流器称之为高压变流器。但目前我国的调速和起动方法仍很落后，浪费了大量的能源且造成机械寿命低。因此，推广应用高压变频调速装置的效益和潜力是非常巨大的。而高压变流器的驱动电路是变流装置中关键核心部件，能够提供驱动信号和保护电路，此技术目前国内无成功案例，也没有相关的文献报告。现有的普通(低压)变流器的驱动电路主要包括驱动电路设计、信号变换以及输出电路设计、保护电路的设计等。与低压变流器的驱动电路相比，高压变流器的驱动电路设计有其特殊性，主要体现在高压变流器的驱动电路需与其它电路之间进行高压隔离，防止流经高压变流器中的高压IGBT的高电压、大电流对与其连接的其它电路造成损害；同时，高压变流器的驱动电路为适应高压的工作环境，其各功能电路(如驱动电路、保护电路、电源电路等)的结构与低压变流器的驱动电路相比都存在较大的差异。

发明内容

本实用新型为了解决目前没有成熟的高压变流器的驱动电路的问题，提供一种高压变流器的简化驱动电路。

本实用新型是采用如下技术方案实现的：高压变流器的简化驱动电路，包括驱动电路、电源电路、保护电路，所述的电源电路包括含有其输入端与24VDC输入电源相连的开关电源芯片U1的+15V电源电路和含有其输入端与15VDC输入电源相连的可调稳压芯片U4的+5V电源电路；所述的驱动电路包括具有电源输出及高压隔离功能、型号为HV6-30I的驱动芯片U13，驱动芯片U13的信号输入端连接有触发脉冲接收电路，触发脉冲接收电路包括第一光纤发射器U6和第一光纤接收器U10，第一光纤接收器U10输出端与第一非门U11B的输入端相连，第一非门U11B的输出端与与非门U12D的一个输入端相连，与非门U12D的另一个输入端与驱动芯片U13输出的+15V电源相连，与非门U12D的输出端与驱动芯片U13的信号输入端相连；所述的保护电路包括运放芯片U8，运放芯片U8的输入端与采自变流器主回路的电压信号Vce相连，运放芯片U8的输出端与电压比较器U9A的一个输入端相连，电压比较器U9A的另一个输入端与电阻分压电路相连，电压比较器U9A的输出端一路经第一与门U15A与驱动芯片U13的控制端相连、另一路经第二非门U15B反相再经第二光纤发射器U14和第二光纤接收器U7作为控制信号而输出。

使用时，当该高压变流器的简化驱动电路用于驱动机车上的高压变流器时，所述的24VDC输入电源和15VDC输入电源来源于机车上的供电系统。所述的触发脉冲来自于机车上的控制单元，即触发脉冲接收电路中的第一光纤发射器U6与机车上的控制单元的触发脉冲输出端相连。第二光纤接收器U7输出的控制信号反馈至机车上的控制单元。变流器主回路电压信号Vce采自变流器IGBT的主回路。驱动芯片U13的输出端，即驱动芯片U13的25脚、26脚输出驱动信号经驱动电阻R152、R153及D12送至两个IGBT的G极、IGBT配置板IGBT_ON端驱动IGBT进行导通或关断；驱动芯片U13的23脚经电阻R149、R151送至两个IGBT的E极；工作时，24VDC输入电源经U1变换成+15V电压；RE_15VDC输入电源经U4变换后产生RE_+5V隔离电压给Vce状态反馈信号光纤接收器U7提供电源；控制单元发出的触发脉冲经光纤发射器U6至光纤接收器U10，波形经第一非门U11B、与非门U12D整形后送入驱动芯片U13，变化经U13的25脚、26脚输出驱动信号经驱动电阻R152、R153及D12送至两个IGBT的G极、IGBT配置板IGBT_ON端驱动IGBT进行导通或关断；经R149、R151送至两个IGBT的E极；变流器主回路电压信号Vce经运算放大器U8输出至电压比较器U9A与U9A的2脚电阻分压电路所提供的基准电压进行比较，比较后的电压分两路输出，一路经第二非门U15B反相至第二光纤发射器U14，再经第二光纤接收器U7输出经连接器输出向控制单元上报Vce状态信息，通过控制单元实施对IGBT进行保护，输出或封锁脉冲；另一路经第一与门U15A送至驱动芯片U13的19脚控制端，直接实施对IGBT进行保护。