專利名稱：一種兩電平逆變器中上下橋互鎖電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種兩電平逆變器中上下橋互鎖電路，更具體的說，尤其涉及一種應(yīng)用于電力電子技術(shù)領(lǐng)域的利用硬件電路實(shí)現(xiàn)互鎖的兩電平逆變器中上下橋互鎖電路。
背景技術(shù)：
兩電平逆變器電路中同一橋臂上下的兩個(gè)開關(guān)管任何情況下不能同時(shí)導(dǎo)通工作， 為實(shí)現(xiàn)這一目的，一般采用時(shí)間設(shè)定方法，在上橋關(guān)斷信號(hào)后，下橋才能導(dǎo)通工作，反之是下橋關(guān)斷后，上橋信號(hào)才能工作，否則就會(huì)損壞開關(guān)管，另外的方法是只在給定的開關(guān)管信號(hào)上做互鎖處理，但存在實(shí)際的開關(guān)管由于參數(shù)不同，外圍電路不同，雖然給了關(guān)斷信號(hào)， 但實(shí)際上有可能開關(guān)管并沒有關(guān)斷，這樣如果再開通下橋就完全有可能出現(xiàn)上下橋直通， 母線短路，更使開關(guān)管損壞。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型為了克服上述技術(shù)問題的缺點(diǎn)，提供了一種應(yīng)用于電力電子技術(shù)領(lǐng)域的利用硬件電路實(shí)現(xiàn)互鎖的兩電平逆變器中上下橋互鎖電路。本實(shí)用新型的兩電平逆變器中上下橋互鎖電路，所述兩電平逆變器包括相互連接后接于直流母線之間的兩IGBT (IGBT1、IGBT2)，輸出信號(hào)接于兩IGBT之間，其特別之處在于所述上下橋互鎖電路包括兩驅(qū)動(dòng)電路以及兩信號(hào)反饋電路，兩驅(qū)動(dòng)電路的輸出端分別與兩IGBT的控制端相連接；所述信號(hào)反饋電路包括光電耦合器、與光電耦合器中發(fā)光二極管相串聯(lián)的TVS管以及與光敏三極管相串聯(lián)的限流電阻，限流電阻與光敏三極管之間的連接處為反饋信號(hào)輸出端，TVS管與發(fā)光二極管串聯(lián)電路的兩端分別接于相應(yīng)IGBT的集電極與發(fā)射極；所述兩IGBT的門極與發(fā)射極之間分別設(shè)置連接有三極管Tl和T2 ；兩反饋信號(hào)分別與相應(yīng)三極管的基極和集電極相連接。兩個(gè)IGBT絕緣柵雙極型晶體管相串聯(lián)后接于兩直流母線之間，輸出信號(hào)接于兩IGBT的連線之間。信號(hào)反饋電路所輸出的反饋信號(hào)與相應(yīng)的控制信號(hào)存在一定的邏輯關(guān)系，若控制信號(hào)為高電平時(shí)，由其產(chǎn)生的反饋信號(hào)為低電平，反之亦然；驅(qū)動(dòng)電路的輸出信號(hào)接于IGBT的門極，一個(gè)控制信號(hào)的反饋信號(hào)接于與另一個(gè)IGBT相對(duì)應(yīng)的三極管的基極和集電極上，以便根據(jù)IGBT的導(dǎo)通狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制的目的，不僅控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)了互鎖，即使驅(qū)動(dòng)電路輸出的信號(hào)有誤，也會(huì)保證在同一時(shí)刻兩 IGBT只有一個(gè)導(dǎo)通。本實(shí)用新型的兩電平逆變器中上下橋互鎖電路，由限流電阻和光電耦合器次級(jí)的光敏三極管組成回路的兩端分別接于驅(qū)動(dòng)電路正負(fù)電源的兩端。與驅(qū)動(dòng)電路1相配合的反饋電路與驅(qū)動(dòng)電路2采用同一電源；與驅(qū)動(dòng)電路2相配合的反饋電路與驅(qū)動(dòng)電路1采用同一電源。本實(shí)用新型的兩電平逆變器中上下橋互鎖電路，所述IGBT的集電極與發(fā)射極之間反向并聯(lián)有起保護(hù)作用的二極管，所述光電耦合器中發(fā)光二極管的兩端也反向并聯(lián)有起保護(hù)作用的二極管。二極管具有有效的反擊穿功能。[0007]本實(shí)用新型的兩電平逆變器中上下橋互鎖電路，在信號(hào)反饋電路與相應(yīng)三極管的基極與集電極之間均設(shè)置有電阻。設(shè)置相應(yīng)的電阻可進(jìn)行限流，實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的保護(hù)。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型的上下橋互鎖電路，通過設(shè)置驅(qū)動(dòng)電路以及用于檢測(cè)IGBT導(dǎo)通狀態(tài)的信號(hào)反饋電路，并利用某一控制信號(hào)和另一控制信號(hào)的反饋信號(hào)同時(shí)對(duì)IGBT的狀態(tài)進(jìn)行控制，有效地實(shí)現(xiàn)了同一橋臂中上下兩個(gè)IGBT的互鎖，使其在同一時(shí)刻只能有一個(gè)處于導(dǎo)通狀態(tài)，避免了以往由于控制信號(hào)或硬件電路的誤差而發(fā)生誤導(dǎo)通。在信號(hào)反饋電路中采用光電耦合電路，有效地實(shí)現(xiàn)了弱點(diǎn)與強(qiáng)電的隔離，起到了對(duì)電路的有效保護(hù)作用。

圖1為本實(shí)用新型的電路原理圖。圖中:T1、T2 三極管，IGBTU IGBT2 絕緣柵雙極型晶體管，Tvs =TVS管，Rl R8 電阻。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。如圖1所示，給出了本實(shí)用新型的兩電平逆變器中上下橋互鎖電路的電路原理圖，其包括第一控制信號(hào)、第二控制信號(hào)、兩驅(qū)動(dòng)電路、兩IGBT (IGBTU IGBT2)、兩三極管 (Τ1、Τ2)以及兩信號(hào)反饋電路，信號(hào)反饋電路包括TVS管、光電耦合器的發(fā)光二極管和光敏三極管，光電耦合器初級(jí)的發(fā)光二極管和光敏三極管構(gòu)成了光電耦合器；光敏三極管上設(shè)置有限流電阻，限流電阻與光敏三極管串聯(lián)之間的連線為反饋信號(hào)的輸出端。圖中所示第一控制信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路1后接于IGBTl的控制端(即門極)，第二控制信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路2后接于IGBT2的控制端(即門極);以便實(shí)現(xiàn)對(duì)兩IGBT狀態(tài)的控制。所示的光電耦合器中發(fā)光二極管與TVS管相串聯(lián)后接于IGBTl的集電極與發(fā)射極上，限流電阻R3與光敏三極管相串聯(lián)后的電路接于驅(qū)動(dòng)電路2電源正極與負(fù)極的兩端，限流電阻R3與光敏三極管之間的連接處為第一反饋信號(hào)的輸出點(diǎn)。所示的三極管Tl為PNP型，三極管Tl的發(fā)射極和集電極分別與IGBTl的門極和發(fā)射極線連接。當(dāng)IGBTl處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，光電耦合器中發(fā)光二極管就處于導(dǎo)通狀態(tài)，控制相應(yīng)的光敏三極管導(dǎo)通，使得第一反饋信號(hào)為高電平；當(dāng)IGBTl處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，相對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管和光敏三極管均處于截止?fàn)顟B(tài)，輸出的第一反饋信號(hào)為低電平。相應(yīng)地，與IGBTl相連接的驅(qū)動(dòng)電路和信號(hào)反饋電路的連接關(guān)系與上述的連接關(guān)系一致。從而也可得出，當(dāng)IGBT2處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，輸出的第二反饋信號(hào)為高電平；IGBT2處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，第二反饋信號(hào)為低電平。第一控制信號(hào)所控制的第一反饋信號(hào)經(jīng)過電阻R5、 R6分別與三極管Tl的基極和集電極相連接；第二控制信號(hào)所控制的第二反饋信號(hào)經(jīng)過電阻R7、R8分別與三極管T2的基極和集電極相連接。這種電路結(jié)構(gòu)就實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)電路輸出的控制信號(hào)與反饋信號(hào)共同作用，來對(duì)相應(yīng)的IGBT狀態(tài)進(jìn)行控制。由于反饋信號(hào)與相應(yīng)的 IGBT的導(dǎo)通、截止?fàn)顟B(tài)存在精準(zhǔn)的邏輯關(guān)系，在通過其與相應(yīng)的控制信號(hào)進(jìn)行與運(yùn)算，可得出正確的控制信號(hào)，避免了兩IGBT同時(shí)導(dǎo)通情況的發(fā)生，避免了以往由于控制信號(hào)或硬件電路的誤差而發(fā)生誤導(dǎo)通。[0014]晶體管IGBTl、IGBT2的導(dǎo)通狀態(tài)與控制信號(hào)的關(guān)系
第一控制信號(hào)第二控制信號(hào)IGBTl的導(dǎo)通狀態(tài)IGBT2的導(dǎo)通狀態(tài)00截止截止01截止導(dǎo)通10導(dǎo)通截止11截止截止控制信號(hào)兩個(gè)都為高時(shí)，誰先為高，對(duì)應(yīng)的IGBT就誰先導(dǎo)通，另一個(gè)就必然截止。由此可見，只有當(dāng)兩控制信號(hào)一個(gè)為高電平另一個(gè)為低電平時(shí)，才能使兩IGBT (T1、T2)之一導(dǎo)通，有效地避免了正負(fù)母線短路現(xiàn)象的發(fā)生。又由于采用可以表征IGBT導(dǎo)通狀態(tài)的反饋信號(hào)與控制信號(hào)進(jìn)行與運(yùn)算，在兩電平逆變器受到干擾而使兩IGBT同時(shí)導(dǎo)通或不該導(dǎo)通的導(dǎo)通時(shí)，進(jìn)過反饋信號(hào)的反饋?zhàn)饔?，也?huì)使相應(yīng)的IGBT瞬間由導(dǎo)通變?yōu)榻刂?，?shí)現(xiàn)了對(duì)電路的有效保護(hù)，可謂實(shí)現(xiàn)了真正意義上的互鎖控制。
權(quán)利要求1.一種兩電平逆變器中上下橋互鎖電路，所述兩電平逆變器包括相互連接后接于直流母線之間的兩IGBT(IGBT1、IGBT2)，輸出信號(hào)接于兩IGBT之間，其特征在于所述上下橋互鎖電路包括兩驅(qū)動(dòng)電路以及兩信號(hào)反饋電路，兩驅(qū)動(dòng)電路的輸出端分別與兩IGBT的控制端相連接；所述信號(hào)反饋電路包括光電耦合器、與光電耦合器中發(fā)光二極管相串聯(lián)的TVS 管以及與光敏三極管相串聯(lián)的限流電阻，限流電阻與光敏三極管之間的連接處為反饋信號(hào)輸出端，TVS管與發(fā)光二極管串聯(lián)電路的兩端分別接于相應(yīng)IGBT的集電極與發(fā)射極；所述兩IGBT的門極與發(fā)射極之間分別設(shè)置連接有三極管Tl和T2 ；兩反饋信號(hào)分別與相應(yīng)三極管的基極和集電極相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩電平逆變器中上下橋互鎖電路，其特征在于由限流電阻和光敏三極管組成回路的兩端分別接于驅(qū)動(dòng)電路正負(fù)電源的兩端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的兩電平逆變器中上下橋互鎖電路，其特征在于所述 IGBT的集電極與發(fā)射極之間反向并聯(lián)有起保護(hù)作用的二極管，所述光電耦合器中發(fā)光二極管的兩端也反向并聯(lián)有起保護(hù)作用的二極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的兩電平逆變器中上下橋互鎖電路，其特征在于在信號(hào)反饋電路與相應(yīng)三極管的基極與集電極之間均設(shè)置有電阻。
專利摘要本實(shí)用新型的兩電平逆變器中上下橋互鎖電路，兩電平逆變器的一個(gè)橋臂包括兩IGBT，特征在于上下橋互鎖電路包括兩驅(qū)動(dòng)電路和兩信號(hào)反饋電路；信號(hào)反饋電路包括光電耦合器、TVS管和限流電阻，TVS管、限流電阻以及發(fā)光二極管串聯(lián)電路的兩端分別接于相應(yīng)IGBT的集電極與發(fā)射極；所述兩IGBT的門極與發(fā)射極之間分別設(shè)置連接有三極管T1和T2；兩反饋信號(hào)分別與相應(yīng)三極管的基極和集電極相連接。本實(shí)用新型有效地實(shí)現(xiàn)了同一橋臂中上下兩個(gè)IGBT的互鎖，使其在同一時(shí)刻只能有一個(gè)處于導(dǎo)通狀態(tài)，避免了以往由于控制信號(hào)或硬件電路的錯(cuò)誤而發(fā)生誤導(dǎo)通，使得上下兩個(gè)IGBT直通而引起母線短路。在信號(hào)反饋電路中采用光電耦合電路，有效地實(shí)現(xiàn)了弱點(diǎn)與強(qiáng)電的隔離，起到了對(duì)電路的有效保護(hù)作用。
文檔編號(hào)H02M1/38GK202282730SQ20112044553
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者尹彭飛, 陳敏 申請(qǐng)人:山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司