CN110995220B

CN110995220B - 一种igbt电流保护控制方法

Info

Publication number: CN110995220B
Application number: CN201911117031.4A
Authority: CN
Inventors: 黄宁
Original assignee: Aux Air Conditioning Co Ltd; Ningbo Aux Electric Co Ltd
Current assignee: Aux Air Conditioning Co Ltd; Ningbo Aux Electric Co Ltd
Priority date: 2019-11-15
Filing date: 2019-11-15
Publication date: 2021-12-31
Anticipated expiration: 2039-11-15
Also published as: CN110995220A

Abstract

本发明提供了一种IGBT电流保护控制方法，通过对IGBT的瞬间电流保护采用多重保护的机制，在保证谐波和电压突变同时保护器件。同时，PFC保护只是短时间停机，不和压缩机保护同步进行，最大限度的保证变频空调整机运行。从而在有效的保护PFC电路中的关键器件的同时，避免整机运行受到影响，提升运行可靠性。

Description

一种IGBT电流保护控制方法

技术领域

本发明涉及空气调节领域，具体涉及一种IGBT电流保护的控制方法。

背景技术

家用变频电器为了提升功率因数，都会采用功率因数校正(Power FactorCorrection，PFC)电路。主要器件有PFC电感、绝缘栅双极型晶体管(Insulated GateBipolar Transistor，IGBT)、快恢复二极管。而IGBT是校正电流波形，提升功率因数的关键器件。而实际使用过程中，由于交流电(Alternating Current，AC)电源的输入电压突变或谐波干扰，在IGBT上会产生大电流，导致器件损坏。

发明内容

为解决上述至少一个问题，本发明实施例的一个方面提供的一种IGBT电流保护控制方法，包括，实时采样IGBT的交流电流，基于所述交流电流控制所述IGBT的PWM输出状态。从而有效的保护PFC电路中的关键器件，成本低且高效。

优选的，包括第一电流保护，所述第一电流保护构成为，当所述交流电流的瞬时电流超过第一电流阀值V1时，停止当前的PWM周期输出，同时记忆当前的占空比，并在下一个PWM周期，维持上一次的PWM占空比进行输出。

优选的，记录所述第一电流保护的第一触发次数，当所述第一触发次数达到第一次数阈值时，停止所述PWM输出，同时停止PFC输出功能。

优选的，检测所述IGBT的输入电压，根据所述输入电压波形判断过零点，在下一个交流电压周期恢复所述PWM输出，并且，记录所述PFC输出功能停止的第二触发次数，当所述第二触发次数达到第二次数阈值时，报所述PFC故障并进行停机保护。

优选的，包括第二电流保护，所述第二电流保护构成为，当所述交流电流的瞬时电流超过第二电流阀值V2时，停止所述PWM输出，同时停止PFC输出功能，其中，所述第一电流阀值V1小于第二电流阀值V2。

优选的，检测所述IGBT的输入电压，根据所述输入电压波形判断过零点，在下一个交流电压周期恢复所述PWM输出，并且，记录所述PFC输出功能停止的第三触发次数，当所述第三触发次数达到第三次数阈值时，报所述PFC故障并进行停机保护。

优选的，包括第三电流保护，所述第三电流保护构成为，当所述交流电流的瞬时电流超过第三电流阀值V3时，停止所述PWM输出，同时停止PFC输出功能，报所述PFC故障并进行停机保护，其中，所述第二电流阀值V2小于第三电流阀值V3。

本发明实施例的另一个方面提供一种IGBT电流保护控制装置，包括，IGBT的PWM控制模块、交流电流的电流采样模块和PFC保护模块，其中，所述控制装置实施上述IGBT电流保护控制方法。

本发明实施例的另一个方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储包括计算机程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现上述IGBT电流保护控制方法。

本发明实施例的另一个方面提供一种空调器，所述空调器包括：计算机可读存储介质、处理器、以及IGBT电流保护控制装置，其中，所述空调器实施上述IGBT电流保护控制方法。

由此，本发明实施例通过对IGBT的瞬间电流保护采用多重保护的机制，在保证谐波和电压突变同时保护器件。同时，PFC保护只是短时间停机，不和压缩机保护同步进行，最大限度的保证变频空调整机运行。从而在有效的保护PFC电路中的关键器件的同时，避免整机运行受到影响，提升运行可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本发明实施例提供的一种PFC电路图；

图2为本发明实施例提供的一种IGBT电流保护控制方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

本发明实施例的一个方面提供了一种电路保护方法，电路框图如图1，PFC电路是一个Boost型PFC电路，主要由PFC电感L1、IBGT、快恢复二极管D1三个器件组成。为了提升功率因数，控制要求电流波形要尽可能的接近电压波形，但是在电源电压波形存在谐波或电压突变时，由于电流跟随电压波形，会导致IGBT上产生很大的电流，没有有效的电流保护措施，严重时就会损坏IGBT。

控制装置由IGBT的脉冲宽度调制(Pulse width modulation，PWM)控制模块、交流电流(Iac)电流采样模块、PFC保护模块组成。

PFC功能开启后，PWM控制模块按正常电压需求，输出PWM信号控制输出电压。如图2所示，实时采样Iac的瞬时电流，当Iac的瞬时电流超过软件第一保护电流阀值V1时，停止当前的PWM周期输出，同时记忆当前的占空比。在下一个PWM周期，维持上一次的PWM占空比进行输出。如果连续X1次满足第一电流阀值V1的保护，停止PWM输出，同时停止PFC输出功能。根据输入电压波形判断过零点，在下一个AC电压周期恢复PWM输出，如果连续X次停止PFC输出，报PFC故障进行停机保护。

当Iac的瞬时电流超过软件第二保护电流阀值V2时，停止PWM输出，同时停止PFC输出功能。根据输入电压波形判断过零点，在下一个AC电压周期恢复PWM输出，如果连续X1次停止PFC输出，报PFC故障进行停机保护。

当Iac的瞬时电流超过硬件保护电流阀值V3后，停止PWM输出，同时停止PFC输出功能。报PFC故障进行停机保护。

其中软件第一保护电流阀值V1小于软件第二保护电流阀值V2小于硬件保护电流阀值V3。

其中，由于IGBT的PWM输出频率较高，一般为15K及以上，而电源的频率为50HZ，整流后为100HZ。因此，一个AC电压周期中存在多个PWM输出，阀值V1、V2和V3根据电流等级区分异常后等待多长时间恢复PWM输出，并检测到电流异常后停止当前的PWM输出。

电流超过阀值V1时，停止当前周期的PWM输出，在下一个PWM周期恢复输出。其中，间隔时间为输出频率的倒数。例如:20K的频率，时间为50us。

电流超过阀值V2时，停止当前周期的PWM输出，在下一个AC电压周期恢复输出。其中，间隔时间为10ms。

电流超过阀值V3时，停止当前周期的PWM输出，报故障保护，等待故障清除后恢复输出。

由此，IGBT的瞬间电流保护采用多重保护的机制，在保证谐波和电压突变同时保护器件。同时，PFC保护只是短时间停机，不和压缩机保护同步进行，最大限度的保证变频空调整机运行。从而在有效的保护PFC电路中的关键器件的同时，避免整机运行受到影响，提升运行可靠性。

本实施例的一个方面提供了一种空调器，包括控制装置，控制装置包括IGBT的脉冲宽度调制(Pulse width modulation，PWM)控制模块、交流电流(Iac)电流采样模块和PFC保护模块。其中，所述控制装置实施上述电路保护方法。

综上所述，本发明实施例提供的一种电路保护方法、控制装置及空调器。通过IGBT的瞬间电流保护采用多重保护的机制，在保证谐波和电压突变同时保护器件。同时，PFC保护只是短时间停机，不和压缩机保护同步进行，最大限度的保证变频空调整机运行。从而在有效的保护PFC电路中的关键器件的同时，避免整机运行受到影响，提升运行可靠性。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了依据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种IGBT电流保护控制方法，其特征在于，

实时采样IGBT的交流电流，

基于所述交流电流控制所述IGBT的PWM输出状态；具体为：

包括第一电流保护，所述第一电流保护构成为，

当所述交流电流的瞬时电流超过第一电流阀值V1时，停止当前的PWM周期输出，同时记忆当前的占空比，并

在下一个PWM周期，维持上一次的PWM占空比进行输出；

还包括第二电流保护，所述第二电流保护构成为，

当所述交流电流的瞬时电流超过第二电流阀值V2时，停止所述PWM输出，同时停止PFC输出功能，

其中，所述第一电流阀值V1小于第二电流阀值V2；

还包括第三电流保护，所述第三电流保护构成为，

当所述交流电流的瞬时电流超过第三电流阀值V3时，停止所述PWM输出，同时停止PFC输出功能，报所述PFC故障并进行停机保护，

其中，所述第二电流阀值V2小于第三电流阀值V3。

2.如权利要求1所述的IGBT电流保护控制方法，其特征在于，

记录所述第一电流保护的第一触发次数，

当所述第一触发次数达到第一次数阈值时，停止所述PWM输出，同时停止PFC输出功能。

3.如权利要求2所述的IGBT电流保护控制方法，其特征在于，

检测所述IGBT的输入电压，根据所述输入电压波形判断过零点，

在下一个交流电压周期恢复所述PWM输出，并且，

记录所述PFC输出功能停止的第二触发次数，

当所述第二触发次数达到第二次数阈值时，

报所述PFC故障并进行停机保护。

4.如权利要求1所述的IGBT电流保护控制方法，其特征在于，

在下一个交流电压周期恢复所述PWM输出，并且，

记录所述PFC输出功能停止的第三触发次数，

当所述第三触发次数达到第三次数阈值时，

报所述PFC故障并进行停机保护。

5.一种IGBT电流保护控制装置，其特征在于，包括，

IGBT的PWM控制模块、交流电流的电流采样模块和PFC保护模块，其中，所述控制装置实施如权利要求1-4任一项所述的IGBT电流保护控制方法。

6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储包括计算机程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现如权利要求1-4任一项所述的IGBT电流保护控制方法。

7.一种空调器，其特征在于，所述空调器包括：

计算机可读存储介质、处理器、以及IGBT电流保护控制装置，

其中，所述空调器实施如权利要求1-4任一项所述的IGBT电流保护控制方法。