[发明专利]IGBT的保护控制方法

说明书

本发明涉及绝缘栅双极型晶体管领域，公开了一种IGBT的保护控制方法，用以对IGBT运用系统中的IGBT进行过流和过压保护。本发明首先根据IGBT厂家参数表和实际工况需要，在软件中设置IGBT的阈值参数，然后采集当前IGBT运用系统中IGBT的工作参数，最后基于设置的阈值参数和采集的工作参数执行过流保护判断和过压保护判断。本发明适用于逆变器系统中IGBT的保护控制。

技术领域

本发明涉及绝缘栅双极型晶体管(IGBT)领域，特别涉及IGBT的保护控制方法。

背景技术

IGBT功率管在变流系统如逆变器、变频器、电机驱动、照明系统等领域，承担着能量传送和功率变换的作用，被广泛应用于新能源汽车、高铁、太阳能、风电产品等中，是系统最昂贵、最关键的器件之一。

由于IGBT的自身电气特性对器件电压、电流和温度非常敏感，稍有超标便可能导致击穿，且不可修复。所以IGBT是系统中的重点监测对象，必须采取有效措施加以保护。

在逆变器系统中，IGBT的失效种类包括过压、过流、过热三种。过压是指逆变器主回路(包括DC-DC和DC-AC)电压过高、驱动回路电压过高、外界尖峰电压导致IGBT集电极-发射极电压或栅极-发射极电压过高造成的损坏；过流是指逆变器输出过载、短路导致IGBT的导通电流过大而损坏；过热是指在不断地高频开关过程中，器件内会产生大量热量，若未及时散发出去就会引发IGBT的PN结温过高而造成失效。

目前逆变器系统中常见的针对IGBT的保护措施，多是采用专门的驱动芯片加隔离器件，或者利用分立器件搭建专门的保护电路，均通过硬件方式来实现对IGBT的监护。但有时这些方式并不能完全确保安全。因为在实际使用中，有时会出现这样的情况：在IGBT被烧毁之前，驱动芯片或分立器件本身就因过流、过压而发生了损坏。

一个绝缘栅双极性晶体管内含一个IGBT和一个并联的续流二极管，模块的总功耗包括IGBT的导通损耗和开关损耗，以及二极管的导通损耗和关断损耗。计算IGBT的功耗有助于了解系统的能量转换效率和器件实际温升，更可靠地进行监控保护。但要对功耗进行精确计算较为复杂且费时费力，实际工作中可采取近似估算的方式获得。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种IGBT的保护控制方法，用以对IGBT运用系统中的IGBT进行过流和过压保护。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：IGBT的保护控制方法，包括如下步骤：

步骤1：根据IGBT厂家参数表和实际工况需要，在软件中设置IGBT的阈值参数，所述阈值参数包括母线电压阈值V_bth、栅驱动回路输出电压阈值V_gth、IGBT导通电流第一阈值I_{cth_1}和IGBT导通电流第二阈值I_{cth_2}；

步骤2：采集当前IGBT运用系统中IGBT的工作参数，所示工作参数包括母线电压V_b、栅驱动回路输出电压V_g和IGBT实际导通工作电流I_c；

步骤3：基于步骤1设置的阈值参数和步骤2采集的工作参数执行过流保护判断和过压保护判断；

所述过流保护判断包括：

当I_c≥I_{cth_2}时，直接关断PWM驱动波输出；

当I_{cth_1}≤I_c＜I_{cth_2}时，通过软件比较模块的输出间接关断IGBT的PWM驱动波输出，一旦I_c回落到小于I_{cth_1}，则通过软件比较模块自动恢复驱动输出；

所述过压保护判断包括：