一种IGBT过流过压保护电路及保护方法与流程

一种igbt过流过压保护电路及保护方法
技术领域
1.本技术涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种igbt过流过压保护电路及保护方法。


背景技术：

2.随着新能源的大规模发展，电力电子系统作为新能源产品的核心能量转换设备，其工作过程的稳定性越来越引起重视。
3.绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,igbt)是电力电子系统的核心部件，igbt作为全控功率半导体器件，与传统的无源元件相比，电流电压耐受能力相对较弱，实际应用中由于控制单元故障、人为错误或其他不可控因素，可能会出现不同的极端操作条件导致igbt过流过压，以致igbt失效。为了避免igbt失效甚至对电力系统造成损坏，应在几微秒内检测到igbt的过流过压故障并关闭igbt。
4.由此，如何在igbt发生过流过压故障时及早安全关闭igbt，成为当前亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.基于上述问题，本技术提供了一种igbt过流过压保护电路及保护方法，可以对igbt进行电流和电压两方面的监测，能够在igbt发生过流过压故障时及早安全关闭igbt，以避免igbt失效。
6.本技术实施例公开了如下技术方案：
7.第一方面，本技术提供了一种igbt过流过压保护电路，所述电路包括：控制单元，电压采集单元，电流采集单元，门极驱动单元，关断单元以及第一igbt；
8.所述控制单元的第一端连接所述电压采集单元的第一端；所述控制单元的第二端连接所述电流采集单元的第一端；所述控制单元的第三端连接所述门极驱动单元的第一端；所述控制单元的第四端连接所述关断单元的第一端；所述电压采集单元的第二端和所述电流采集单元的第二端连接所述第一igbt的集电极；所述电流采集单元的第三端、所述门极驱动单元的第二端以及所述关断单元的第二端连接所述第一igbt的门极；
9.所述电压采集单元，用于采集所述第一igbt的发射极与集电极之间电压，得到采集电压；
10.所述电流采集单元，用于采集与流过所述igbt的电流呈正相关的采集电流；
11.所述控制单元，用于接收所述电压采集单元发送的采集电压和所述电流采集单元发送的采集电流，当所述采集电压小于或等于预设的阈值电压，且所述采集电流小于或等于预设的阈值电流时，所述控制单元控制所述门极驱动单元以第一关断方式关断所述igbt；当所述采集电压大于预设的阈值电压或所述采集电流大于预设的阈值电流时，所述控制单元控制所述关断单元以第二关断方式关断所述第一igbt；执行所述第二关断方式的过程中使用的电阻阻值大于执行所述第一关断方式的过程中使用的电阻阻值。
12.可选地，所述电流采集单元，包括：电流采集模块，第二二极管，瞬态电压抑制二极管和采样电阻；
13.所述电流采集模块的第一端连接所述控制单元的第二端；所述电流采集模块的第二端连接所述第二二极管的阴极和所述采样电阻的第一端；所述第二二极管的阳极连接所述瞬态电压抑制二极管的阳极；所述瞬态电压抑制二极管的阴极连接所述第一igbt的集电极；所述采样电阻的第二端连接所述第一igbt的门极；
14.当所述第一igbt的发射极与集电极之间电压大于所述瞬态电压抑制二极管的预设击穿阈值时，所述瞬态电压抑制二极管被击穿，所述电流采集模块用于采集所述瞬态电压抑制二极管的击穿电流，得到采集电流。
15.可选地，所述电压采集单元，包括：电压采集模块和第一二极管；
16.所述电压采集模块的第一端连接所述控制单元的第一端；所述电压采集模块的第二端连接所述第一二极管的阳极；所述第一二极管的阴极连接所述第一igbt的集电极。
17.可选地，所述关断单元，包括：三极管和关断电阻；
18.所述三极管的基极连接所述控制单元的第四端；所述三极管的集电极连接所述关断电阻的第一端；所述关断电阻的第二端连接所述第一igbt的门极；所述关断电阻的阻值大于所述门极驱动单元中电阻的阻值。
19.可选地，所述门极驱动单元，包括：推挽电路和门极电阻；
20.所述推挽电路的第一端连接所述控制单元的第三端；所述推挽电路的第二端连接所述门极电阻的第一端；所述门极电阻的第二端连接所述第一igbt的门极。
21.可选地，所述电路还包括：报警单元；
22.所述报警单元连接所述控制单元的第五端；
23.所述报警单元，用于当所述控制单元输出所述采集电压大于预设的阈值电压或所述采集电流大于预设的阈值电流的信号时，进行故障报警。
24.可选地，所述电路还包括：第二igbt；
25.所述第二igbt与所述第一igbt并联，所述第二igbt的门极连接所述门极驱动单元的第二端和所述关断单元的第二端。
26.可选地，所述门极驱动单元，包括：推挽电路，第一门极电阻和第二门极电阻；
27.所述推挽电路的第一端连接所述控制单元的第三端；所述推挽电路的第二端连接所述第一门极电阻的第一端和所述第二门极电阻的第一端；所述第一门极电阻的第二端连接所述第一igbt的门极；所述第二门极电阻的第二端连接所述第二igbt的门极。
28.第二方面，本技术提供了一种igbt过流过压保护方法，所述方法包括：
29.采集igbt发射极和集电极之间的采集电压以及与流过所述igbt的电流呈正相关的采集电流；
30.若所述采集电压小于或等于预设的阈值电压，且所述采集电流小于或等于预设的阈值电流，则以第一关断方式关断所述igbt；
31.若所述采集电压大于预设的阈值电压或所述采集电流大于预设的阈值电流，则以第二关断方式关断所述igbt；执行所述第二关断方式的过程中使用的电阻阻值大于执行所述第一关断方式的过程中使用的电阻阻值。
32.可选地，所述采集与流过所述igbt的电流呈正相关的采集电流，包括：
33.采集瞬态电压抑制二极管的击穿电流，得到采集电流；所述瞬态电压抑制二极管的阴极与所述igbt的集电极相连。
34.相较于现有技术，本技术具有以下有益效果：
35.本技术提供了一种igbt过流过压保护电路，该电路包括：控制单元，电压采集单元，电流采集单元，门极驱动单元，关断单元以及第一igbt；其中，电压采集单元，用于采集第一igbt的发射极与集电极之间电压，得到采集电压；电流采集单元，用于采集与流过所述第一igbt的电流呈正相关的采集电流；控制单元，用于接收电压采集单元发送的采集电压和电流采集单元发送的采集电流，当采集电压小于或等于预设的阈值电压，且采集电流小于或等于预设的阈值电流时，控制单元控制门极驱动单元以第一关断方式关断igbt；当采集电压大于预设的阈值电压或采集电流大于预设的阈值电流时，控制单元控制关断单元以第二关断方式关断第一igbt；执行第二关断方式的过程中使用的电阻阻值大于执行第一关断方式的过程中使用的电阻阻值。由此，通过电流采集单元和电压采集单元分别采集与流过所述第一igbt的电流呈正相关的采集电流和第一igbt发射极与集电极之间的采集电压，当控制单元发现采集电流或采集电压过大时，可以及时以第二关断方式关断第一igbt，也即对第一igbt进行软关断，以避免第一igbt因过压或结温过高而失效，从而保护第一igbt。
附图说明
36.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.图1为本技术实施例提供的一种igbt过流过压保护电路示意图；
38.图2为本技术实施例提供的另一种igbt过流过压保护电路示意图；
39.图3为本技术实施例提供的又一种igbt过流过压保护电路示意图；
40.图4为本技术实施例提供的一种igbt过流过压保护方法流程图。
具体实施方式
41.本技术提供的一种igbt过流过压保护电路及保护方法可用于电子电路领域，上述仅为示例，并不对本发明提供的一种igbt过流过压保护电路及保护方法的应用领域进行限定。
42.本技术说明书和权利要求书及附图说明中的术语“第一”、“第二”“第三”、和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于限定特定顺序。
43.在本技术实施例中，“作为示例”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本技术实施例中被描述为“作为示例”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“作为示例”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
44.本技术的实施方式部分使用的术语仅用于对本技术的具体实施例进行解释，而非旨在限定本技术。
45.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的
附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
46.参见图1，该图为本技术实施例提供的一种igbt过流过压保护电路示意图，该电路包括：控制单元101，电压采集单元102，电流采集单元103，门极驱动单元104，关断单元105以及第一igbt。
47.控制单元101的第一端a1连接电压采集单元102的第一端b1；控制单元101的第二端a2连接电流采集单元103的第一端c1；控制单元101的第三端a3连接门极驱动单元104的第一端d1；控制单元101的第四端a4连接关断单元105的第一端e1；电压采集单元102的第二端b2和电流采集单元103的第二端c2连接第一igbt的集电极；电流采集单元103的第三端c3、门极驱动单元104的第二端d2以及关断单元105的第二端e2连接第一igbt的门极。
48.可选地，该电路还可以包括钳位二极管d4，钳位二极管d4并联在第一igbt两端，d4的阳极连接第一igbt的发射极，d4的阴极连接第一igbt的集电极。
49.电压采集单元102：用于采集第一igbt的发射极与集电极之间电压，得到采集电压。
50.电流采集单元103：用于采集与流过第一igbt的电流呈正相关的采集电流。
51.可选地，电流采集单元103可以包括电流采集模块以及有源钳位，其中，电流采集模块用于采集与流过第一igbt的电流呈正相关的采集电流，有源钳位用于对第一igbt进行钳位保护；电流采集单元103也可以是例如霍尔电流传感器等电流传感器件，以直接采集流过第一igbt的采集电流。
52.控制单元101：用于接收电压采集单元102发送的采集电压和电流采集单元103发送的采集电流，当采集电压小于或等于预设的阈值电压，且采集电流小于或等于预设的阈值电流时，控制单元101控制门极驱动单元104以第一关断方式关断igbt；当采集电压大于预设的阈值电压或采集电流大于预设的阈值电流时，控制单元101控制关断单元105以第二关断方式关断第一igbt。
53.具体地，执行第二关断方式的过程中使用的电阻阻值大于执行第一关断方式的过程中使用的电阻阻值。
54.在igbt正常工作的情况下，控制单元101可以控制门极驱动单元104驱动第一igbt进行开启或硬关断；硬关断指的就是由门极驱动单元104驱动的igbt的常规关断过程，由于硬关断电阻小，关断速度快，因此损耗也比较小，但是会承受一定的关断电压尖峰应力，以硬关断的方式关断igbt即以第一关断方式关断igbt。
55.当采集电压大于预设的阈值电压或采集电流大于预设的阈值电流时，控制单元101控制关断单元105驱动第一igbt进行软关断；igbt软关断是相对于硬关断来定义的，就是采用一个相对较大的电阻缓慢地给igbt门极和发射极之间的电容cge放电，从而降低igbt的关断速度，避免产生过压，以软关断的方式关断igbt，即以第二关断方式关断igbt。
56.当igbt出现短路过流异常时，一种可能的情况是在半桥结构拓扑中，上下桥臂的igbt同时开通，直流母线电压直通短路，igbt电流会在几微秒内到达额定电流的4～5倍，出现退饱和现象，igbt的vce电压持续升高直至母线电压，此时，电压采集单元102将采集电压发送给控制单元101，控制单元101比较采集电压和预设的阈值电压，在某一时刻，控制单元
101将得到采集电压大于阈值电压的结果，此时，控制单元101将控制关断单元105对第一igbt进行软关断，以对第一igbt进行保护。
57.另一种可能的情况是发生变流器负载侧短路或者相间短路，由于负载电感或者系统电感的限流作用，电流一般会在几十到几百微秒内到达igbt额定电流的4～5倍，通常，过压和过流相伴随，由于igbt外围寄生电感效应，关断电流越大，产生的电压尖峰越高，此时，电流采集单元103将采集电流发送给控制单元101，控制单元101比较采集电流和预设的阈值电流，若采集电流大于预设的阈值电流，控制单元101将控制关断单元105对第一igbt进行软关断，以对第一igbt进行保护，避免第一igbt因过压或结温过高而失效。
58.具体地，预设的阈值电流可以为igbt额定电流的2～3倍，以尽早发现变流器负载侧短路或者相间短路的异常，对igbt进行保护。
59.由此，本技术实施例提供了一种igbt过流过压保护电路，该电路包括控制单元，电压采集单元，电流采集单元，门极驱动单元，关断单元以及第一igbt；其中，电压采集单元，用于采集第一igbt的发射极与集电极之间电压，得到采集电压；电流采集单元，用于采集与流过第一igbt的电流呈正相关的采集电流；控制单元，用于接收电压采集单元发送的采集电压和电流采集单元发送的采集电流，当采集电压小于或等于预设的阈值电压，且采集电流小于或等于预设的阈值电流时，控制单元控制门极驱动单元以第一关断方式关断igbt；当采集电压大于预设的阈值电压或采集电流大于预设的阈值电流时，控制单元控制关断单元以第二关断方式关断第一igbt；执行第二关断方式的过程中使用的电阻阻值大于执行第一关断方式的过程中使用的电阻阻值。由此，通过电流采集单元和电压采集单元分别采集与流过所述第一igbt的电流呈正相关的采集电流和第一igbt的发射极与集电极之间电压，当控制单元发现采集电流或采集电压过大时，可以及时以第二关断方式关断第一igbt，也即对第一igbt进行软关断，以避免第一igbt因过压或结温过高而失效，从而保护第一igbt。
60.参见图2，该图为本技术提供的另一种igbt过流过压保护电路示意图，该电路包括：控制单元101，电压采集单元102，电流采集单元103，门极驱动单元104，关断单元105以及第一igbt；其中，电压采集单元102包括电压采集模块201和第一二极管d1；电流采集单元103包括电流采集模块202、第二二极管d2、瞬态电压抑制二极管tvs和采样电阻rs；门极驱动单元104包括推挽电路203和门极电阻rg1；关断单元105包括三极管q3和关断电阻rssd。
61.电压采集单元102中，电压采集模块201的第一端b1连接控制单元101的第一端a1；电压采集模块201的第二端连接第一二极管d1的阳极；第一二极管d1的阴极b2连接第一igbt的集电极。
62.具体地，电压采集模块201可以为一个电压检测电路，用以采集第一igbt的发射极与集电极之间的电压；第一igbt在关断时，第一igbt两端承受高压远大于驱动控制电压，如果不阻断，会导致高压进入驱动板电路，造成电路失效，第一二极管d1可以在第一igbt的关断阶段，阻断第一igbt发射极与集电极之间的电压，而在第一igbt开通时，d1导通只会有0.7v左右的二极管压降，考虑到短路保护的监测阈值一般在10v左右，0.7v的压降影响很小，可以忽略该影响。
63.电流采集单元103中，电流采集模块202的第一端c1连接控制单元101的第二端a2；电流采集模块202的第二端连接第二二极管d2的阴极和采样电阻rs的第一端；第二二极管d2的阳极连接瞬态电压抑制二极管tvs的阳极；瞬态电压抑制二极管tvs的阴极c2连接第一
igbt的集电极；采样电阻rs的第二端c3连接第一igbt的门极。
64.具体地，第二二极管d2和瞬态电压抑制二极管tvs组成一个有源钳位，通过tvs管将第一igbt的集电极钳位到门极，一旦tvs管被击穿，tvs管的击穿电流会流入第一igbt的门极，抬升门极电压，使vce电压尖峰下降，从而钳位住第一igbt的关断电压尖峰。第二二极管d2可以在第一igbt的开通阶段，阻断第一igbt的门极电压施加到第一igbt的集电极。
65.本技术实施例中，当第一igbt的发射极与集电极之间电压大于瞬态电压抑制二极管tvs的预设击穿阈值时，tvs管被击穿，电流采集模块202用于采集tvs管的击穿电流。其中，对于tvs管的预设击穿阈值，可以在流过第一igbt的电流为其额定电流的2～3倍时对应的第一igbt发射极与集电极之间电压的范围内选取；rs的电阻值可以选自0.1ω～5ω。
66.在第一igbt关断过程中，随着关断电流的逐步增大，第一igbt发射极与集电极之间的电压vce也逐步增大，过大的vce电压尖峰会触发有源钳位，使tvs管被击穿；tvs管的击穿电流会流入第一igbt的门极，抬升门极电压，使vce电压尖峰下降，从而钳位住第一igbt的关断电压尖峰。关断电流越大，关断时的vce电压尖峰越高，tvs管击穿深度越深，tvs击穿电流越大，也即tvs击穿电流与流过第一igbt的电流呈正相关，电流采集模块202可以采集tvs管被击穿后的击穿电流以得到采集电流，并将得到的采集电流发送至控制单元101，以便控制单元101进一步判断第一igbt的电流是否超出预设的阈值电流。
67.门极驱动单元104中，推挽电路203的第一端d1连接控制单元101的第三端a3；推挽电路203的第二端连接门极电阻rg1的第一端；门极电阻rg1的第二端d2连接第一igbt的门极。
68.控制单元通过推挽电路和门极电阻，可以控制第一igbt的开通和硬关断，也即能够以第一关断方式关断第一igbt。推挽电路(push-pull)就是由两个不同极性晶体管q1和q2相连接的输出电路。推挽电路采用两个参数相同的功率bjt管或mosfet管，以推挽方式存在于电路中，各负责正负半周的波形放大任务，电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小、效率高。可选地，本技术实施例中的推挽电路可以选用上n下p型，也即n管q1的发射极接地，p管q2的发射极接电源；rg1的电阻值可以选自0.5ω～30ω。
69.关断单元105中，三极管q3的基极e1连接控制单元101的第四端a4；三极管q3的集电极连接关断电阻rssd的第一端；关断电阻rssd的第二端e2连接第一igbt的门极。
70.控制单元通过三极管q3和关断电阻rssd，可以控制第一igbt以第二关断方式关断第一igbt，也即对第一igbt进行软关断，以对第一igbt进行过流过压保护。
71.可选地，本技术实施例提供的igbt过流过压保护电路中还可以包括报警单元；报警单元连接控制单元101的第五端a5，用于当控制单元101输出采集电压大于预设的阈值电压或采集电流大于预设的阈值电流的信号时，进行故障报警。具体地，报警单元可以包括蜂鸣器和/或指示灯，通过蜂鸣和/或点亮指示灯的方式进行故障报警，以便使用者获知故障情况，及时对故障原因进行排查。报警单元还可以过流和/或过压故障情况告知上位机，以便于上位机获知电路中igbt的运行情况。
72.参见图3，该图为本技术实施例提供的又一种igbt过流过压保护电路示意图，该电路包括：与第一igbt并联的第二igbt；第二igbt的门极连接门极驱动单元104的第二端和关断单元105的第二端。
73.其中，门极驱动单元104包括推挽电路301、第一门极电阻rg1和第二门极电阻rg2，
推挽电路301的第一端d1连接控制单元101的第三端a3；推挽电路301的第二端连接第一门极电阻rg1的第一端和第二门极电阻rg2的第一端；第一门极电阻rg1的第二端d2连接第一igbt的门极；第二门极电阻rg2的第二端连接第二igbt的门极。
74.本技术实施例中，第一igbt与第二igbt并联，可以共用一个电流采集单元和关断单元，当电流采集单元得到的采集电流大于预设的阈值电流时，控制单元101可以控制关断单元驱动多个并联的igbt同时进行软关断。
75.电流采集单元可以包括起钳位作用的二极管，可以将igbt的集电极钳位到门极，在关断电压尖峰过高时，抬升门极电压，抑制关断电压尖峰，对igbt起到保护效果。本技术实施例中，由于关断单元可以在出现过流过压异常的情况时驱动多个并联的igbt同时进行软关断，故而只需在多个并联igbt中的一个驱动回路增加电流采集单元即可实现对多个igbt的过流过压保护，无需多个并联的igbt回路各自增加起钳位作用的二极管，可以避免由于各路起钳位作用的二极管的钳位阈值偏差而引起关断不均流，或起钳位作用的二极管的电流电压应力偏差较大导致tvs管失效等情况，更好地对igbt进行保护。
76.容易理解的是，与第一igbt并联的igbt的数量可以为一个，也可以为多个，本技术实施例并不对此进行限定。
77.参见图4，该图为本技术实施例提供的一种igbt过流过压保护方法流程图，该方法包括：
78.s401：采集igbt发射极和集电极之间的采集电压以及与流过igbt的电流呈正相关的采集电流。
79.示例性地，可以通过电压采集电路实时采集igbt的vce电压，得到igbt发射极和集电极之间的采集电压；可以通过采集阴极与igbt集电极连接的tvs管的击穿电流，得到与流过igbt的电流呈正相关的采集电流。
80.s402：判断采集电压是否大于预设的阈值电压，若是，则执行s405所述的步骤，若否，则执行s403所述的步骤。
81.作为示例，预设的阈值电压可以基于igbt的退饱和电压进行设定，若采集电压大于预设的阈值电压，则可以认为igbt存在过流过压故障。
82.s403：判断采集电流是否大于预设的阈值电流，若是，则执行s405所述的步骤，若否，则执行s404所述的步骤。
83.由于igbt的退饱和效应显著发生于电流达到igbt额定电流4～5倍的情况下，对于小于额定电流4倍的过流情况，可以设置阈值电流以对故障情况进行检测。作为示例，阈值电流可以是igbt额定电流的2～3倍，当采集电流大于预设的阈值电流时，可以认为igbt存在过流过压故障。
84.s404：以第一关断方式对igbt进行关断。
85.具体地，以第一关断方式对igbt进行关断也即以硬关断的方式对igbt进行关断，硬关断电阻小，关断速度快，损耗也比较小，但是会承受一定的关断电压尖峰应力，适用于igbt未发生过流过压故障的情况。
86.s405：以第二关断方式对igbt进行关断。
87.具体地，执行第二关断方式的过程中使用的电阻阻值大于执行第一关断方式的过程中使用的电阻阻值。以第二关断方式对igbt进行关断也即以软关断的方式对igbt进行关
断，通过采用一个相对较大的电阻缓慢地给igbt门极和发射极之间的电容cge放电，从而降低igbt的关断速度，避免产生过压，适用于igbt发生了过流过压故障的情况。
88.可以理解的是，本技术实施例并不限定步骤s402和步骤s403的执行顺序。
89.由此，本技术实施例分别采集与流过igbt的电流呈正相关的采集电流和第一igbt的发射极与集电极之间电压，当采集电流或采集电压过大时，可以及时以第二关断方式关断第一igbt，也即对第一igbt进行软关断，以避免第一igbt因过压或结温过高而失效，从而保护第一igbt。
90.需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法实施例而言，由于其基本相似于电路实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见电路实施例的部分说明即可。以上所描述的方法实施例仅仅是示意性的，可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部内容来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
91.以上所述，仅为本技术的一种具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种igbt过流过压保护电路，其特征在于，所述电路包括：控制单元，电压采集单元，电流采集单元，门极驱动单元，关断单元以及第一igbt；所述控制单元的第一端连接所述电压采集单元的第一端；所述控制单元的第二端连接所述电流采集单元的第一端；所述控制单元的第三端连接所述门极驱动单元的第一端；所述控制单元的第四端连接所述关断单元的第一端；所述电压采集单元的第二端和所述电流采集单元的第二端连接所述第一igbt的集电极；所述电流采集单元的第三端、所述门极驱动单元的第二端以及所述关断单元的第二端连接所述第一igbt的门极；所述电压采集单元，用于采集所述第一igbt的发射极与集电极之间电压，得到采集电压；所述电流采集单元，用于采集与流过所述第一igbt的电流呈正相关的采集电流；所述控制单元，用于接收所述电压采集单元发送的采集电压和所述电流采集单元发送的采集电流，当所述采集电压小于或等于预设的阈值电压，且所述采集电流小于或等于预设的阈值电流时，所述控制单元控制所述门极驱动单元以第一关断方式关断所述igbt；当所述采集电压大于预设的阈值电压或所述采集电流大于预设的阈值电流时，所述控制单元控制所述关断单元以第二关断方式关断所述第一igbt；执行所述第二关断方式的过程中使用的电阻阻值大于执行所述第一关断方式的过程中使用的电阻阻值。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电流采集单元，包括：电流采集模块，第二二极管，瞬态电压抑制二极管和采样电阻；所述电流采集模块的第一端连接所述控制单元的第二端；所述电流采集模块的第二端连接所述第二二极管的阴极和所述采样电阻的第一端；所述第二二极管的阳极连接所述瞬态电压抑制二极管的阳极；所述瞬态电压抑制二极管的阴极连接所述第一igbt的集电极；所述采样电阻的第二端连接所述第一igbt的门极；当所述第一igbt的发射极与集电极之间电压大于所述瞬态电压抑制二极管的预设击穿阈值时，所述瞬态电压抑制二极管被击穿，所述电流采集模块用于采集所述瞬态电压抑制二极管的击穿电流，得到采集电流。3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电压采集单元，包括：电压采集模块和第一二极管；所述电压采集模块的第一端连接所述控制单元的第一端；所述电压采集模块的第二端连接所述第一二极管的阳极；所述第一二极管的阴极连接所述第一igbt的集电极。4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述关断单元，包括：三极管和关断电阻；所述三极管的基极连接所述控制单元的第四端；所述三极管的集电极连接所述关断电阻的第一端；所述关断电阻的第二端连接所述第一igbt的门极；所述关断电阻的阻值大于所述门极驱动单元中电阻的阻值。5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述门极驱动单元，包括：推挽电路和门极电阻；所述推挽电路的第一端连接所述控制单元的第三端；所述推挽电路的第二端连接所述门极电阻的第一端；所述门极电阻的第二端连接所述第一igbt的门极。6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：报警单元；所述报警单元连接所述控制单元的第五端；
所述报警单元，用于当所述控制单元输出所述采集电压大于预设的阈值电压或所述采集电流大于预设的阈值电流的信号时，进行故障报警。7.根据权利要求1-4中任一项所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：第二igbt；所述第二igbt与所述第一igbt并联，所述第二igbt的门极连接所述门极驱动单元的第二端和所述关断单元的第二端。8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述门极驱动单元，包括：推挽电路，第一门极电阻和第二门极电阻；所述推挽电路的第一端连接所述控制单元的第三端；所述推挽电路的第二端连接所述第一门极电阻的第一端和所述第二门极电阻的第一端；所述第一门极电阻的第二端连接所述第一igbt的门极；所述第二门极电阻的第二端连接所述第二igbt的门极。9.一种igbt过流过压保护方法，其特征在于，所述方法包括：采集igbt发射极和集电极之间的采集电压以及与流过所述igbt的电流呈正相关的采集电流；若所述采集电压小于或等于预设的阈值电压，且所述采集电流小于或等于预设的阈值电流，则以第一关断方式关断所述igbt；若所述采集电压大于预设的阈值电压或所述采集电流大于预设的阈值电流，则以第二关断方式关断所述igbt；执行所述第二关断方式的过程中使用的电阻阻值大于执行所述第一关断方式的过程中使用的电阻阻值。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述采集与流过所述igbt的电流呈正相关的采集电流，包括：采集瞬态电压抑制二极管的击穿电流，得到采集电流；所述瞬态电压抑制二极管的阴极与所述igbt的集电极相连。

技术总结
本申请公开了一种IGBT过流过压保护电路及保护方法，该电路包括：控制单元，电压采集单元，电流采集单元，门极驱动单元，关断单元以及第一IGBT；其中，电压采集单元用于采集第一IGBT的Vce电压，得到采集电压；电流采集单元用于采集与流过第一IGBT的电流呈正相关的采集电流；控制单元用于当采集电压大于预设的阈值电压或采集电流大于预设的阈值电流时，控制关断单元以第二关断方式关断第一IGBT。由此，通过电流采集单元和电压采集单元分别监测第一IGBT的电流和电压，当控制单元发现采集电流或采集电压过大时，可以及时以第二关断方式关断第一IGBT，也即对第一IGBT进行软关断，从而保护第一IGBT。护第一IGBT。护第一IGBT。


技术研发人员：洪磊 李军 施贻蒙
受保护的技术使用者：杭州飞仕得科技股份有限公司
技术研发日：2023.06.01
技术公布日：2023/8/13