[发明专利]一种数字化驱动的IGBT电流检测系统及其检测方法

说明书

本发明涉及一种数字化驱动的IGBT电流检测系统及其检测方法，所述系统包括主控制模块；所述主控制模块包括可编程逻辑模块和控制模块；所述可编程逻辑模块用于IGBT模块的故障检测、故障保护、多段式驱动逻辑及信息回报；所述控制模块用于完成IGBT导通电流和IGBT模块结温的检测，并将导通电流和结温检测的计算结果通过高速总线传输给所述可编程逻辑模块。本发明技术方案相比模拟驱动更加灵活，具有多段式开通方式，多段退饱和保护，短路保护和信息回报。

技术领域：

本发明涉及电力电子器件领域，更具体涉及一种数字化驱动的IGBT电流检测系统及其检测方法。

背景技术：

数字驱动近些年来成为IGBT驱动发展的新趋势，而且在功率大的IGBT器件上优势更加明显。数字驱动相对模拟驱动来具有灵活性高，可以通过更新程序实现不同控制特性；控制精确，精确的时序控制，完美的关键保护；一致性和环境稳定性好，数字驱动控制特性不受RC参数差异影响，不受温度变化影响。

现今的IGBT驱动板，无论是数字驱动还是模拟驱动都没有集成IGBT电流检测功能，通常的IGBT电流检测方法采用电流传感器，虽然该方法测量精确，但是存在众多缺点，比如电流传感器的成本高，体积大，安装不方便。对于高压大功率多IGBT系统，比如模块化多电平变换器(MMC)，该系统可能需要几百个大功率IGBT，用电流传感器检测这么多IGBT电流不现实。综上所述，直接通过数字化驱动板估测IGBT的导通电流将是很好的选择。

发明内容：

本发明的目的是提供一种数字化驱动的IGBT电流检测系统及其检测方法，比模拟驱动更加灵活，具有多段式开通方式和更多保护方式。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种数字化驱动的IGBT电流检测系统，包括主控制模块；所述主控制模块包括可编程逻辑模块和控制模块；

所述可编程逻辑模块用于IGBT模块的故障检测、故障保护、多段式驱动逻辑及信息回报；

所述控制模块用于完成IGBT导通电流和IGBT模块结温的检测，并将导通电流和结温检测的计算结果通过高速总线传输给所述可编程逻辑模块。

所述可编程逻辑模块包括故障检测模块、保护逻辑模块、驱动逻辑模块、门极驱动阵列模块和传输模块；所述故障检测模块用于完成IGBT模块的故障检测；所述保护逻辑模块对处于故障的所述IGBT模块进行保护；所述驱动逻辑模块用于驱动IGBT模块；所述门级驱动阵列模块用于实现IGBT的多段式开通关断；所述传输模块用于将所述IGBT模块的导通电流，结温和工作状态反馈至上位控制模块。

所述控制模块包括电压检测模块、温度检测模块和电流检测模块；所述电压检测模块用于获取IGBT模块的导通压降Vce信息；所述温度检测模块获取IGBT模块散热片的温度信息；所述电流检测模块用于获取所述温度信息和导通压降Vce信息；计算IGBT模块流过的电流和所述结温并将所述电流和结温传送至所述可编程逻辑模块。

所述主控制模块还包括数模转换模块、电压采集模块和温度采集模块，用于将IGBT模块散热片的温度的模拟量以及IGBT模块的导通压降Vce的模拟量转换为数字量信息，将转换结果发送给所述控制模块；所述电压采集模块用于采集所述IGBT模块的导通压降Vce的模拟量；所述温度采集模块用于采集所述IGBT模块散热片的温度的模拟量。

所述可编程逻辑模块为现场可编程门阵列FPGA；所述控制模块为微控制器，选用同时集成两者功能的、高稳定性的、高安全性的microsemi公司最新一代FPGA。

一种数字化驱动的IGBT电流检测系统的检测方法，包括：

获取IGBT模块散热片的温度T_heatsink模拟量信息；

获取IGBT模块导通压降Vce模拟量信息；