一种用于复合开关的IGBT扩容驱动信号自动纠偏方法

一种用于复合开关的igbt扩容驱动信号自动纠偏方法
技术领域
1.本发明涉及智能电子技术领域，尤其涉及一种用于复合开关的igbt扩容驱动信号自动纠偏方法。


背景技术：

2.igbt在电路中并联使用时，由于igbt不共用驱动芯片、线路长度不一致等因素存在驱动信号不同步问题，igbt会有过电压和过电流问题造成器件的损坏,并导致igbt并联不均流问题的产生。在igbt驱动信号不同步时，igbt1先导通，igbt2后导通，在器件的动态均流过程中流经igbt1的电流因为先上升，会导致在达到静态之前流经它的电流会一直大于流经igbt2的电流。在这个上升过程中由于并联器件流经的电流不相同会导致器件的损坏或者超出它的最大允许电流的阈值，igbt会因过电流而损坏。igbt的驱动信号不同步同时会导致并联器件的极射电压不同，严重时会导致某个igbt过电压损坏。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，为解决igbt并联使用时因为驱动信号不同步产生的的不均流问题，基于复合开关工程应用时动作频率等特点提供一种用于复合开关的igbt扩容驱动信号自动纠偏方法，使驱动信号不同步时两者通过延时实现自动纠偏。
4.本发明是通过以下技术方案予以实现：
5.信号采样电路检测并联时igbt驱动信号的驱动电压的变化，当电压达到设定的阈值时即认为igbt接收到驱动信号，通过信号转换电路转换为电平信号，从而实现并联igbt导通的时间转化为电平在时间上的变化。电平信号经过多组逻辑判断芯片实现对于igbt驱动信号的的变化时间是否同步的判断，若两者同步逻辑输出为低电平，igbt正常导通；若两者不同步逻辑输出为高电平，输出信号驱动闭锁电路动作，闭锁掉先变化的驱动信号通过一定时间的延时来补偿两者之间的差异。
6.根据上述技术方案，优选地，信号采样电路获取驱动信号的电压变化情况，电压采样电路主要由电压跟随器、信号短延时电路构成。通过设置合理的电压阈值，当电压跟随器采集到的电压信号大于电压阈值时电压跟随器输出电压信号。通过多组信号采样电路将igbt驱动信号的变化时间t1，t2通过输出电压的变化记录下来。基于工程实际采样电路外接主电路，信号会受到各种突变、冲击信号的干扰，可以通过外界rc短延时电路来规避干扰信号对于采样电路的影响。
7.根据上述技术方案，优选地，信号采样电路输出的信号在输入逻辑判断芯片前要转化为ttl电平信号，将igbt驱动信号导通时间上的转化为电平在时间上的变化。信号转换电路包括：r11、r12、r13、r14、r15、稳压电容c1、c2、三极管q1、q2、q3、q4。r11、r12、r13、三极管q1、q2构成信号保持电路，r14、稳压电容c1、c2构成稳压电路，q3、q4、r5构成信号转换电路。信号转换电路把电压信号转换成电平信号，同时igbt在导通时间上的差异δt变成ttl
信号在时间上的变化。信号转换电路采用推挽输出结构，信号变化过程中没用了上升延时和下降延时，减少了信号传递过程所需的时间。
8.根据上述技术方案，优选地，同步逻辑判断电路通过输入的ttl电平信号判断igbt的驱动电压的同步性，所述逻辑判断芯片一通过判断输入电平信号的情况，若两个igbt的驱动信号有一个是触发状态，则驱动逻辑判断芯片二工作；若两者都处于未触发状态，则闭锁驱动逻辑判断芯片二。所述逻辑判断芯片二通过输入的电平信号判断驱动信号的同步，若两个igbt的驱动信号都是是触发状态，则驱动逻辑判断芯片二输出低电平给保护电路；若两者只有一个是触发状态，则逻辑判断芯片二输出高电平给保护电路。
9.根据上述技术方案，优选地，芯片输出的信号经光耦芯片转化为电压信号后，控制保护电路是否投入到igbt的驱动电路中进而实现闭锁驱动信号的功能。所述保护电路包括三极管q5、q6、r21、r22、c5、r23、r24、r25。电容c4作为稳压电容，稳定同步信号判断电路输出的电压信号，三极管q5的基极接同步信号判断电路的输出，三极管q6的基极通过基极电阻r23接igbt的外加驱动信号，q7、q8、r26构成推挽输出结构。保护电路通过同步信号判断电路的输出来确定电路的运行状态，如果输出是高电平信号则闭锁掉igbt的驱动信号，使igbt不会导通。保护电路采用推挽输出结构，能够快速的关断igbt的驱动信号，提高电路的反应速度和可靠性。
10.本发明的有益效果是：
11.1、本发明的一种用于复合开关的igbt扩容驱动信号自动纠偏电路及方法，相较于目前的单片机控制方案，电子电路的反应时间少于大部分的单片机扫描周期，能快速的对并联igbt的运行状态进行调整。
12.2、创造性的将igbt驱动信号时间上的差异转化为高低电平信号电平，通过电路将模拟量转化为数字量，同时将判断驱动信号同步性的问题转化为了判断数字信号的问题。
13.3、电路采用高速高速运算放大器、快速逻辑芯片和推挽输出的输出结构，使得信号传递速度快，提高了电路反应速度。
附图说明
14.图1示出了本发明的实施例的结构图。
15.图2示出了本发明的实施例的流程图。
16.图3示出了本发明的实施例的电平转换电路图。
17.图4示出了本发明的实施例的信号逻辑判断流程图
18.图5示出了本发明的实施例的闭锁电路电路图。
具体实施方式
19.为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。
20.如图1所示，信号采样电路检测并联时igbt驱动信号的驱动电压的变化，当电压达到设定的阈值时即认为igbt接收到驱动信号，通过信号转换电路转换为电平信号，从而实现并联igbt导通的时间转化为电平在时间上的变化。电平信号经过多组逻辑判断芯片实现对于igbt驱动信号的的变化时间是否同步的判断，若两者同步逻辑输出为低电平，igbt正
常导通；若两者不同步逻辑输出为高电平，输出信号驱动闭锁电路动作，闭锁掉先变化的驱动信号通过一定时间的延时来补偿两者之间的差异。
21.信号采样电路获取驱动信号的电压变化情况，电压采样电路主要由电压跟随器、信号短延时电路构成。通过设置合理的电压阈值，当电压跟随器采集到的电压信号大于电压阈值时电压跟随器输出电压信号。通过多组信号采样电路将igbt驱动信号的变化时间t1，t2通过输出电压的变化记录下来。基于工程实际采样电路外接主电路，信号会受到各种突变、冲击信号的干扰，可以通过外界rc短延时电路来规避干扰信号对于采样电路的影响。
22.如图3所示，所述信号采样电路输出的信号在输入逻辑判断芯片前要转化为ttl电平信号，将igbt驱动信号导通时间上的转化为电平在时间上的变化。信号转换电路包括：r11、r12、r13、r14、r15、稳压电容c1、c2、三极管q1、q2、q3、q4。r11、r12、r13、三极管q1、q2构成信号保持电路，r14、稳压电容c1、c2构成稳压电路，q3、q4、r5构成信号转换电路。信号转换电路把电压信号转换成电平信号，同时igbt在导通时间上的差异δt变成ttl信号在时间上的变化。信号转换电路采用推挽输出结构，信号变化过程中没用了上升延时和下降延时，减少了信号传递过程所需的时间。
23.如图4所示，同步逻辑判断电路通过输入的ttl电平信号判断igbt的驱动电压的同步性，所述逻辑判断芯片一通过判断输入电平信号的情况，若两个igbt的驱动信号有一个是触发状态，则驱动逻辑判断芯片二工作；若两者都处于未触发状态，则闭锁驱动逻辑判断芯片二。所述逻辑判断芯片二通过输入的电平信号判断驱动信号的同步，若两个igbt的驱动信号都是是触发状态，则驱动逻辑判断芯片二输出低电平给保护电路；若两者只有一个是触发状态，则逻辑判断芯片二输出高电平给保护电路。
24.如图5所示，芯片输出的信号经光耦芯片转化为电压信号后，控制保护电路是否投入到igbt的驱动电路中进而实现闭锁驱动信号的功能。所述保护电路包括三极管q5、q6、r21、r22、c5、r23、r24、r25。电容c4作为稳压电容，稳定同步信号判断电路输出的电压信号，三极管q5的基极接同步信号判断电路的输出，三极管q6的基极通过基极电阻r23接igbt的外加驱动信号，q7、q8、r26构成推挽输出结构。保护电路通过同步信号判断电路的输出来确定电路的运行状态，如果输出是高电平信号则闭锁掉igbt的驱动信号，使igbt不会导通。保护电路采用推挽输出结构，能够快速的关断igbt的驱动信号，提高电路的反应速度和可靠性。
25.本发明一种用于复合开关的igbt扩容驱动信号自动纠偏电路及方法的工作原理如下：
26.一种用于复合开关的igbt扩容驱动信号自动纠偏电路及方法，本发明设计过程中采用了创造性的将igbt驱动信号时间上的差异转化为高低电平信号电平，通过电路将模拟量转化为数字量，同时将判断驱动信号同步性的问题转化为了判断数字信号的问题。信号采样电路通过电压跟随器快速的对信号进行采集，并通过电平转换电路将信号转换成电平信号。采样输出的信号通过判断芯片判断驱动信号是否同步，能够实时的跟踪输入信号的变化，判断是否控制保护电路闭锁驱动信号。
27.igbt的保护电路是通过一种新型的闭锁电路来控制闭锁igbt的驱动信号，电路通过推挽输出结构和电路设计加快了信号通过保护电路的时间，能够保证快速的闭锁驱动信号。当外加驱动信号为高电平时，通过同步判断后信号不同步，保护电路的输出信号为高电
平时保护电路动作，闭锁igbt驱动信号，并联运行的igbt都不会动作。c
28.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。