专利名称：一种在线检测igbt器件短路和开路故障的方法及控制器的利记博彩app
一种在线检测IGBT器件短路和开路故障的方法及控制器本发明涉及一种在线检测IGBT器件短路和开路故障的方法及控制器，该方法能 够有效地检测器件短路和开路故障。本发明能够广泛应用在使用IGBT开关器件的电力电 子装置中，极大地提高装置使用的可靠性和灵活性。IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)即绝缘栅双极型晶体管，是由 BJT (双极型三极管)和MOS (绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导 体器件。拿一个N沟道增强型绝缘栅双极晶体管举例，N+区称为源区，附于其上的电极称 为源极。N+区称为漏区。器件的控制区为栅区，附于其上的电极称为栅极。沟道在紧靠 栅区边界形成。在漏、源之间的P型区包括P+和P —区沟道在该区域形成，称为亚沟道区 Subchannel region。而在漏区另一侧的P+区称为漏注入区Drain injector，它是IGBT 特有的功能区，与漏区和亚沟道区一起形成PNP双极晶体管，起发射极的作用，向漏极注入 空穴，进行导电调制，以降低器件的通态电压。附于漏注入区上的电极称为漏极。IGBT的 开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP晶体管提供基极电流，使IGBT导通。反 之，加反向门极电压消除沟道，切断基极电流，使IGBT关断。IGBT的驱动方法和MOSFET基 本相同，只需控制输入极N —沟道M0SFET，所以具有高输入阻抗特性。当MOSFET的沟道形 成后，从P+基极注入到N —层的空穴少子，对N —层进行电导调制，减小N —层的电阻，使 IGBT在高电压时，也具有低的通态电压。由于IGBT兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。IGBT 具有易于驱动、峰值电流容量大、自关断、开关频率高(10-40kHz)的特点，广泛应用于小体 积、高效率的变频电源、电机调速、开关电源、牵引传动等领域，是目前发展最为迅速的新一 代电力电子器件。IGBT的驱动和保护是其应用中的关键技术。应用成熟的驱动模块电路来驱动IGBT，可以大大提高设备的可靠性，因此现在大 多数电力电子装置使用驱动模块。目前主流的驱动模块有EX840、M57962、HCPL316等。 这些模块均具备过流软关断、高速光藕隔离、欠压锁定、故障信号输出等功能。但是这些芯 片并没有自动检测IGBT短路和开路故障的功能，因此从实用角度来看，设计一种在线检测 IGBT器件短路和开路故障的方式，对于进一步提高电力电子设备运行可靠性具有很大意 义。本发明克服了上述技术的不足，提供了一种在线检测IGBT器件短路和开路故障 的方法和控制器。为实现上述目的，本发明采用了下列技术方案一种在线检测IGBT器件短路和开路故障的方法，其特征在于包括如下步骤第一步，用检测电路从IGBT器件的集电极采集的反馈信号并传送给逻辑芯片；
第二步，用逻辑芯片判断反馈信号电平的高低；第三步，用逻辑芯片判断是否向IGBT器件的基极发送PWM驱动信号，如果有发送 PWM驱动信号且反馈信号为高电平，则判断IGBT器件开路故障；如果没有发送PWM驱动信 号且反馈信号为低电平，则判断IGBT器件短路故障。当逻辑芯片检测到IGBT器件有短路故障或者开路故障时候，自动封锁IGBT触发 脉冲并且发出报警信号。所述逻辑芯片将PWM驱动信号高低与IGBT器件反馈信号电平高低通过逻辑异或 运算判断为“0”时，才开始判断IGBT器件短路和开路故障，当PWM信号电平为高时，反馈信 号电平为高电平则认为IGBT开路；当PWM信号电平为低时，反馈信号电平为低电平则认为 IGBT短路。所述逻辑芯片为CPLD逻辑芯片。所述方法所使用的在线检测控制器，包括检测电路，从IGBT器件的集电极采集的反馈信号；逻辑芯片，接收检测电路传送的反馈信号并用逻辑芯片判断反馈信号电平的高低 及是否向IGBT器件的基极发送PWM驱动信号，如果有发送PWM驱动信号且反馈信号为高电 平，则判断IGBT器件开路故障；如果没有发送PWM驱动信号且反馈信号为低电平，则判断 IGBT器件短路故障。所述检测电路包括光电藕合器U9、与非门U71B，所述光电藕合器U9的原边通过二 极管与IGBT器件的集电极连接，光电藕合器U9的次边连接在与非门U71B的输入端，与非 门U71B的输出端与逻辑芯片的反馈信号端子SVl连接；逻辑芯片的PWM驱动信号输出端 PWM与IGBT器件的基极连接。所述光电藕合器U9的原边通过2个二极管D98、D97后与IGBT器件的集电极IGBTC连接。本发明的有益效果是1、本发明由逻辑芯片根据IGBT器件V-I输出特性和工作状 态来甄别IGBT故障，能够有效地检测器件短路和开路故障。2、本发明能够广泛应用在使用 IGBT开关器件的电力电子装置中，极大地提高装置使用的可靠性和灵活性。
图1为本发明控制器的检测电路的电路原理图；图2为本发明控制器的逻辑芯片的电路原理图。一种在线检测IGBT器件短路和开路故障的方法，包括如下步骤第一步，用检测电路从IGBT器件的集电极采集的反馈信号并传送给逻辑芯片，所 述逻辑芯片为CPLD逻辑芯片；第二步，用逻辑芯片判断反馈信号电平的高低；第三步，用逻辑芯片判断是否向IGBT器件的基极发送PWM驱动信号，如果有发送 PWM驱动信号且反馈信号为高电平，则判断IGBT器件开路故障；如果没有发送PWM驱动信 号且反馈信号为低电平，则判断IGBT器件短路故障。当逻辑芯片检测到IGBT器件有短路故障或者开路故障时候，自动封锁IGBT触发脉冲并且发出报警信号。本发明的第三步中，所述逻辑芯片将PWM驱动信号高低与IGBT器件反馈信号电平 高低通过逻辑异或运算判断为“0”时，才开始判断IGBT器件短路和开路故障，当PWM信号 电平为高时，反馈信号电平为高电平则认为IGBT开路；当PWM信号电平为低时，反馈信号电 平为低电平则认为IGBT短路。如图1-2，为所述方法所使用的在线检测控制器的电路原理图，该控制器包括检测电路，从IGBT器件的集电极采集的反馈信号；逻辑芯片，接收检测电路传送的反馈信号并用CPLD逻辑芯片判断反馈信号电平 的高低及是否向IGBT器件的基极发送PWM驱动信号，如果有发送PWM驱动信号且反馈信号 为高电平，则判断IGBT器件开路故障；如果没有发送PWM驱动信号且反馈信号为低电平，则 判断IGBT器件短路故障。所述逻辑芯片为CPLD逻辑芯片。所述检测电路包括光电藕合器U9、与非门U71B，所述光电藕合器U9的原边通过2 个二极管D98、D97后与IGBT器件的集电极连接，光电藕合器U9的次边连接在与非门U71B 的输入端，与非门U71B的输出端与CPLD逻辑芯片的反馈信号端子SVl连接；所述光电藕合 器U9的原边通过与IGBT器件的集电极IGBTC连接，光电藕合器U9次边输出信号经过非门 U71B逻辑转换后将信号发送到逻辑芯片的反馈信号端子SVl。CPLD逻辑芯片的PWM驱动信 号输出端PWMl与IGBT器件的基极连接，CPLD逻辑芯片的PWM驱动信号输出端PWMl输出 PWM驱动信号控制开关管导通和截止。CPLD逻辑芯片根据自己发出的PWM驱动信号与反馈 信号电平高低判断故障。当2个电平通过逻辑XOR判断为“0”时候，才开始判断IGBT器件 短路和开路故障。当PWM信号电平为高时，SVl电平为高电平则认为IGBT开路；当PWM信 号电平为低时，SVl电平为低电平则认为IGBT短路。
权利要求
1.一种在线检测IGBT器件短路和开路故障的方法，其特征在于包括如下步骤第一步，用检测电路从IGBT器件的集电极采集的反馈信号并传送给逻辑芯片；第二步，用逻辑芯片判断反馈信号电平的高低；第三步，用逻辑芯片判断是否向IGBT器件的基极发送PWM驱动信号，如果有发送PWM 驱动信号且反馈信号为高电平，则判断IGBT器件开路故障；如果没有发送PWM驱动信号且 反馈信号为低电平，则判断IGBT器件短路故障。
2.根据权利要求1所述的一种在线检测IGBT器件短路和开路故障的方法，其特征在于 当逻辑芯片检测到IGBT器件有短路故障或者开路故障时候，自动封锁IGBT触发脉冲并且 发出报警信号。
3.根据权利要求1或2所述的一种在线检测IGBT器件短路和开路故障的方法，其特征 在于所述逻辑芯片将PWM驱动信号高低与IGBT器件反馈信号电平高低通过逻辑异或运算 判断为“0”时，才开始判断IGBT器件短路和开路故障，当PWM信号电平为高时，反馈信号电 平为高电平则认为IGBT开路；当PWM信号电平为低时，反馈信号电平为低电平则认为IGBT短路。
4.根据权利要求1或2所述的一种在线检测IGBT器件短路和开路故障的方法，其特征 在于所述逻辑芯片为CPLD逻辑芯片。
5.根据权利要求1所述方法所使用的在线检测控制器，其特征在于包括检测电路，从IGBT器件的集电极采集的反馈信号；逻辑芯片，接收检测电路传送的反馈信号并用逻辑芯片判断反馈信号电平的高低及是 否向IGBT器件的基极发送PWM驱动信号，如果有发送PWM驱动信号且反馈信号为高电平， 则判断IGBT器件开路故障；如果没有发送PWM驱动信号且反馈信号为低电平，则判断IGBT 器件短路故障。
6.根据权利要求5所述方法所使用的在线检测控制器，其特征在于所述检测电路包括 光电藕合器(U9)、与非门(U71B)，所述光电藕合器(U9)的原边通过二极管与IGBT器件的 集电极连接，光电藕合器(U9)的次边连接在与非门(U71B)的输入端，与非门(U71B)的输 出端与逻辑芯片的反馈信号端子SVl连接；逻辑芯片的PWM驱动信号输出端PWM与IGBT器 件的基极连接。
7.根据权利要求4所述方法所使用的在线检测控制器，其特征在于所述光电藕合器 (U9)的原边通过2个二极管(D98、D97)后与IGBT器件的集电极(IGBTC)连接。
全文摘要
本发明公开了一种在线检测IGBT器件短路和开路故障的方法及控制器，方法包括如下步骤，第一步，用检测电路从IGBT器件的集电极采集的反馈信号并传送给逻辑芯片；第二步，用逻辑芯片判断反馈信号电平的高低；第三步，用逻辑芯片判断是否向IGBT器件的基极发送PWM驱动信号，如果有发送PWM驱动信号且反馈信号为高电平，则判断IGBT器件开路故障；如果没有发送PWM驱动信号且反馈信号为低电平，则判断IGBT器件短路故障。所述线检测控制器，包括检测电路和逻辑芯片。本发明目的在于提供了一种在线检测IGBT器件短路和开路故障的方法和控制器。
文档编号H02H7/20GK102136720SQ20111010551
公开日2011年7月27日 申请日期2011年4月26日 优先权日2011年4月26日
发明者周治国, 周立专, 孙建军, 孙文艺, 宫金武, 查晓明 申请人:广东明阳龙源电力电子有限公司