一种电力机车用变流器的IGBT驱动电路

摘要

本发明公开了一种电力机车用变流器的IGBT驱动电路，该IGBT驱动电路能够通过电源电压隔离、控制信号隔离和状态反馈信号隔离实现高压侧与低压侧的完全隔离，并采用IGBT过压过流保护电路、正电压保护电路、负电压保护电路和门极保护电路实施进一步的线路保护，从而不仅能够保障IGBT变流器安全可靠地运行，而且能够良好适应电力机车上的复杂环境。同时，该IGBT驱动电路能够对稳压二极管、双向瞬态电压抑制二极管和四雪崩二极管进行灵活选型，从而灵活适应电力机车的不同应用场景对线路保护能力的需求；还能够对第二适配板电阻RA2、第四适配板电阻RA4和第一适配板电容CA1进行灵活选型，从而灵活适应电力机车的不同应用场景对IGBT驱动能力的需求。

主权项

一种电力机车用变流器的IGBT驱动电路，连接在电力机车主控单元与变流器的绝缘栅双极型晶体管IGBT之间，其特征在于，包括：电源电路、控制信号隔离电路、状态反馈隔离电路、保护电路、主控逻辑电路、驱动放大电路和门极保护电路；电源电路包括第一脉冲变压器(T1)和电源整流电路；第一脉冲变压器(T1)的输入端与电力机车主控单元电连接，并接收电力机车主控单元发送的24V方波脉冲；第一脉冲变压器(T1)的输出端与电源整流电路电连接，并通过电源整流电路的第一低压侧电源输出端(VY1)和第二低压侧电源输出端(VY2)输出该IGBT驱动电路的低压侧使用的电源电压，同时通过电源整流电路的第一高压侧电源输出端(V2P+)、第二高压侧电源输出端(V2P‑)和第三高压侧电源输出端(VC2)输出该IGBT驱动电路的高压侧使用的电源电压，从而实现了电源供电在该IGBT驱动电路的高压侧与低压侧之间相隔离；电源整流电路分别与控制信号隔离电路、状态反馈隔离电路、保护电路和主控逻辑电路电连接；控制信号隔离电路包括控制信号隔离电路低压侧和控制信号隔离电路高压侧；控制信号隔离电路低压侧的输入端与电力机车主控单元电连接，并接收电力机车主控单元发送的控制信号；控制信号隔离电路低压侧的输出端通过光纤与控制信号隔离电路高压侧的输入端电连接，并将电力机车主控单元发送的控制信号传输给控制信号隔离电路高压侧，从而实现了控制信号在该IGBT驱动电路的高压侧与低压侧之间相隔离；控制信号隔离电路高压侧的输出端与主控逻辑电路电连接，并将电力机车主控单元发送的控制信号传输给主控逻辑电路；状态反馈隔离电路包括状态反馈隔离电路低压侧和状态反馈隔离电路高压侧；状态反馈隔离电路高压侧的输入端与主控逻辑电路电连接，并接收主控逻辑电路发送的状态反馈信号；状态反馈隔离电路高压侧的输出端通过光纤与状态反馈隔离电路低压侧的输入端电连接，并将主控逻辑电路发送的状态反馈信号传输给状态反馈隔离电路低压侧，从而实现了状态反馈信号在该IGBT驱动电路的高压侧与低压侧之间相隔离；状态反馈隔离电路低压侧与电力机车主控单元电连接，并将主控逻辑电路发送的状态反馈信号传输给电力机车主控单元；保护电路包括IGBT过压过流保护电路、正电压保护电路和负电压保护电路；IGBT过压过流保护电路分别与IGBT的集电极(C)和主控逻辑电路电连接，并在IGBT的集电极(C)出现过压或短路时，向主控逻辑电路发送IGBT过压过流故障信号；正电压保护电路分别与第一高压侧电源输出端(V2P+)和主控逻辑电路电连接，并在第一高压侧电源输出端(V2P+)的输出电压出现故障时，向主控逻辑电路发送正电压故障信号；负电压保护电路分别与第二高压侧电源输出端(V2P‑)和主控逻辑电路电连接，并在第二高压侧电源输出端(V2P‑)的输出电压出现故障时，向主控逻辑电路发送负电压故障信号；主控逻辑电路与驱动放大电路电连接，驱动放大电路通过门极保护电路与IGBT的门极(G)电连接；主控逻辑电路输出的控制信号依次通过驱动放大电路和门极保护电路后进入到IGBT的门极(G)；IGBT的发射极(E)接地；所述的IGBT过压过流保护电路包括：第三四雪崩二极管(V34)、第三二雪崩二极管(V32)、第二六电阻(R26)、第三一稳压二极管(V31)、第二七电阻(R27)、第三零三极管(V30)、第二四电阻(R24)、第二五电阻(R25)、第三三二极管(V33)、第二九电阻(R29)、第三零电阻(R30)和第一七电容(C17)；IGBT的集电极(C)与第三四雪崩二极管(V34)的阴极电连接，第三四雪崩二极管(V34)的阳极与第三二雪崩二极管(V32)的阴极电连接，第三二雪崩二极管(V32)的阳极通过第二六电阻(R26)与第三一稳压二极管(V31)的阴极电连接，第三一稳压二极管(V31)的阳极通过第二七电阻(R27)与第三零三极管(V30)的基极电连接，第三零三极管(V30)的集电极与主控逻辑电路的IGBT过压短路保护输入端电连接，第三零三极管(V30)的发射极接地；第二四电阻(R24)的一端与第三零三极管(V30)的集电极电连接，其另一端与第一高压侧电源输出端(V2P+)电连接；第二五电阻(R25)的一端与第三一稳压二极管(V31)的阴极电连接，其另一端与第一高压侧电源输出端(V2P+)电连接；第三三二极管(V33)的阳极接地，第三三二极管(V33)的阴极与第三一稳压二极管(V31)的阴极电连接；第二九电阻(R29)的一端接地，其另一端与第三一稳压二极管(V31)的阳极电连接；第三零电阻(R30)与第一七电容(C17)相并联，从而形成两个并联节点，其中一个并联节点与第三零三极管(V30)的发射极电连接，另一个并联节点与第三零三极管(V30)的基极电连接。