[实用新型]一种三电平IGBT逆变器过流保护驱动电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及二极管中点箝位型三电平IGBT静止无功发生器拓扑结构及驱动电路技术领域，具体涉及一种三电平IGBT逆变器过流保护驱动电路。

背景技术

三电平逆变器结构如图1所示，三电平逆变器有三种工作状态：1)输出正电平，此时1、2管导通，3、4管关闭；2)输出零电平，此时2、3管导通，1、4管关闭；3)输出负电平，此时3、4管导通，1、2管关闭；在工作中，三种工作状态不断变化，输出需要的电平，通过电抗变换成需要的谐波或无功电流，达到输出反向谐波电流的目的。二极管中点箝位型三电平有源滤波拓扑结构如图2所示，图中Cd1、Cd2是直流储能电容，RC1、RC2是均压电阻，L1、C1、R、L2、C2组成高阶低通滤波器对输出电压进行滤波。

IGBT是一种电压控制型功率的晶体管，需要的驱动功率小，控制电路简单，导通压降低，具有较大的安全工作区和短路承受能力，如何有效地驱动和保护IGBT，使其安全高效的工作，成为当前电力电子领域的一个重要课题。IGBT的驱动保护设计是逆变器设计的重要组成部分，只有通过可靠的保护，逆变器才能可靠工作。三电平IGBT技术在逆变器领域的应用非常广泛，逆变器在运行过程中通常会有各种故障，其中较严重的故障为炸机，而引起炸机的主要原因通常为逆变器的逆变单元桥臂直通，这种直通大部分是由于保护不及时造成这种直通。IGBT发生短路故障时，实际电流会在短时间内达到额定电流的几十倍，IGBT遇到短路和过流时,超过10μs的短路或者短路保护不当就会诱导IGBT锁定失效，甚至炸机，其主要原因有超过热极限、发生擎住效应和超过器件耐压。为避免这种失效的发生,必须对驱动电路采取适当的保护措施。

实用新型内容

为解决现有的IGBT电路保护不及时造成各种故障的问题，本实用新型提供了一种三电平IGBT逆变器过流保护驱动电路。

本实用新型解决上述问题的技术方案是：

一种三电平IGBT逆变器过流保护驱动电路，包括信号输入电路和推挽电路，还包括驱动信号电路和保护电路；信号输入电路和推挽电路通过光耦U1连接；驱动信号电路包括二极管D1，二极管D1的阴极与+15V电源连接，二极管D1的阳极与IGBT的栅极G连接，同时与推挽电路的输出端连接，驱动信号经二极管D1和电源直接连接，使驱动信号维持电源电压；保护电路包括二极管D5、齐纳二极管D8、三极管Q3、电阻RD2、电阻RD1、电阻RD3、电容CD1、电容CD2、齐纳二极管D6、二极管D9和三极管Q4；二极管D5的阴极和IGBT发射极C连接，二极管D5的阳极与齐纳二极管D8阴极相连，齐纳二极管D8的阳极和三极管Q3的基极相连，三极管Q3发射极E和光耦DG1相连、集电极C和驱动电源负压相连，光耦DG1的另一端与电阻RD2连接，电容CD2的一端与齐纳二极管D8的阳极连接，电容CD2的另一端与驱动电源负压相连；电阻RD1、电阻RD3、电容CD1并联在齐纳二极管D6的两端,齐纳二极管D6的阴极和驱动电压的正向开通电源相连，阳极分别与电阻RD2、二极管D9的阴极连接；二极管D9的阳极和三极管Q4的基极连接，三极管Q4的发射极E经电阻RD4和驱动电源负压连接，三极管Q4的集电极C与IGBT的栅极G连接。

进一步地，信号输入电路包括电阻R2、电阻R26和电容C23；电阻R2的一端和电容C23的一端连接作为PWM信号输入端，电阻26的一端连接电阻R2的另一端，电阻R26的另一端同时连接电容C23的另一端和AGND，光耦U1的输入端与电阻R26的两端连接。

进一步地，推挽电路包括三极管Q1、三极管Q2、电阻R27、电容C3和电容C6；电阻R27的一端连接光耦U1的输出端，另一端同时连接三极管Q1的基极和三极管Q2的基极；三极管Q1的集电极连接+15V电源，发射极E连接IGBT电路的栅极G；三极管Q2的集电极连接-10V电源，发射极E连接IGBT电路的栅极G；电容C3和电容C6的一端分别与+15V电源和10V电源连接，另一端与IGBT的发射极E端连接。

进一步地，保护电路还包括二极管D10和电阻R1，二极管D10和电阻R1并联，一端与三极管Q4的集电极C连接，另一端与IGBT的栅极G连接。

进一步地，三极管Q1、三极管Q3为NPN型三极管。

进一步地，三极管Q2、三极管Q4为PNP型三极管。

本实用新型的优点为：

1.本实用新型提供的电路具有简单、硬件成本低、系统稳定可靠、高电压绝缘等级、强抗干扰等优点。