[发明专利]一种适用于大功率逆变器的IGBT模块驱动电路

说明书

本发明涉及一种适用于大功率逆变器的IGBT模块驱动电路，包括全桥DC/DC驱动电源电路、一个光耦隔离电路、推挽功率放大电路、IGBT过流检测电路、欠压和故障保护电路，其特征在于还设置有变压器反馈过流信号电路，变压器反馈过流信号电路包括变压器输出反馈电路和变压器输入识别电路，变压器输出反馈电路采样过流信号并反馈给变压器的输入，变压器输入识别电路与欠压和故障保护电路连接，识别过流故障或电源电压欠压故障并通过光耦隔离电路、推挽功率放大电路关闭IGBT驱动电路、IGBT栅极过压保护。本发明的有益效果是结构简洁，成本低，体积小，容量大，可靠性高。

技术领域

本发明涉及一种适用于大功率逆变器的IGBT模块驱动电路，主要用于电气控制。

技术背景

逆变器广泛应用于风能、太阳能、变频器等行业。近年来，随着新能源的迅速发展，逆变器向大容量、高电压方向发展，逆变器开关器件通常是IGBT（绝缘栅型双极晶体管），其驱动电路有变压器隔离和光耦隔离两种隔离形式，IGBT模块容量越大，则要求驱动电路的容量就越大，IGBT模块电压等级越高，需要驱动电路的隔离电压越高，因此IGBT模块的驱动电路设计是逆变器的关键。目前变压器隔离的驱动器有瑞士CONCEPT公司2SC0435T（1700V电压等级，每路功率4W，峰值输出电流35A），德国INFINEON公司的2ED300C17-ST（1700V电压等级，每路功率4W，峰值输出电流30A），它们的特点功率相对较大、保护功能齐全，目前广泛应用于风能和光伏逆变器中。但这类驱动器的器件数量多、价格昂贵，体积较大，不适合安装在IGBT表面（连接电缆距离较长），可靠性降低。

驱动电路采用光耦隔离的器件是宽体光耦，例如HCNW2611或HCNW3120，但是应用于690V系统的这类宽体光耦只有驱动光耦，没有反馈光耦，这就需要增加一个反馈光耦，成本增加，体积增大。同时，宽体光耦的驱动电流有限，峰值最大只有2A，无法满足大容量IGBT模块的需要。

对于大功率或并联IGBT驱动电路中，由于各种原因导致的驱动电压正向或负向尖峰愈发严重，导致栅极电压超出半导体允许电压范围导致功率半导体损坏，针对过压问题之前大多是使用增加栅极电容或使用稳压器件进行尖峰吸收，但是这种抑制作用有限，在部分情况下依然无法完全有效抑制过压尖峰。比如文献号为CN201420397767.8的文献，为了解决当IGBT关断时，线路电感产生的频率很高、幅值很大、脉冲很窄的尖峰电压，威胁开关管的安全工作，其采用了具备软关断功能和源钳位功能的保护电路，软关断功能可根据实际需求调节软关断的时间，能够有效地抑制由电路中寄生电感产生的尖峰电压，确保IGBT安全可靠的工作，源钳位功能能钳住IGBT的集电极电位，使其不要到达太高的水平，电压尖峰太高，或者太陡，都会使IGBT受到威胁；文献号为CN201020298705.3的文献，针对现有技术中的IGBT管器件电路成本高、不能对输出短路和上下桥臂直通的短路起保护作用的缺陷，提出了一种基于IGBT桥式开关拓扑的驱动电路的保护模块，该保护模块包括母线检测电流单元，阈值比较单元，下桥控制单元，故障反馈单元以及MCU，下桥控制单元在电压信号大于基准电压阈值时，将下桥IGBT管的正门极驱动电压稳定至第二电压，第二电压小于IGBT管正常工作时的正门极驱动电压，故障反馈单元用于在电压信号大于基准电压阈值，且下桥IGBT管的正门极驱动电压稳定至第二电压后，向MCU反馈故障信号，且MCU根据故障信号停止输出门极驱动信号。从上述文献的技术方案可以看出，虽然驱动保护电路具备保护功能，但是电路的连接过于复杂，制作的成本过高，导致在实际应用环节缺乏可行性，也不能很好地解决实际问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中所存在的上述不足，而提供一种适用于大功率逆变器的IGBT模块驱动电路。