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IGBT短路保护电路的设计【亚博官网vip】

2020-10-14 00:07:02

【亚博vip5】固态电源的基本任务是安全性、可信地为阻抗获取所需的电能。对电子设备而言,电源是其核心部件。阻抗除拒绝电源能供应高质量的输入电压外,还对供电系统的可靠性等明确提出更高的拒绝。

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IGBT是一种目前被普遍用于的具备自变频器能力的器件,电源频率低,普遍应用于各类固态电源中。但如果掌控失当,它很更容易损毁。一般指出IGBT损毁的主要原因有两种:一是IGBT解散饱和状态区而转入了缩放区使得开关损耗减小;二是IGBT再次发生短路,产生相当大的瞬态电流,从而使IGBT损毁。

IGBT的维护一般来说使用较慢自维护的办法即当故障再次发生时,变频器IGBT驱动电路,在驱动电路中构建弃饱和状态维护;或者当再次发生短路时,较慢地变频器IGBT。根据监测对象的有所不同IGBT的短路维护可分成Uge监测法或Uce监测法二者原理基本相近,都是利用集电极电流IC增高时Uge或Uce也不会增高这一现象。当Uge或Uce多达Ugesat或Ucesat时,就自动变频器IGBT的驱动电路。由于Uge在再次发生故障时基本恒定,而Uce的变化较小,并且当弃饱和状态再次发生时Uge变化也小无法掌控,因而在实践中一般使用Uce监测技术来对IGBT展开维护。

本文研究的IGBT维护电路,是通过对IGBT导通时的管压降Uce展开监测来构建对IGBT的维护。使用本文讲解的IGBT短路维护电路可以构建较慢维护,同时又可以节省检测短路电流所需的霍尔电流传感器,减少整个系统的成本。

实践证明,该电路有较为大的实用价值,特别是在是在较低直流母线电压的应用于场合,该电路有辽阔的应用于前景。该电路早已顺利地应用于在某型高频逆变器中。

1短路维护的工作原理图1(a)右图为工作在PWM整流状态的H型桥式PWM转换电路(此图为正弦波于是以半波输出下的等效电路,上半桥的两只IGBT并未所画出有),图1(b)为下半桥两只大功率器件的驱动信号和涉及的器件波形。现以于是以半波工作过程为事例展开分析(对于三相PWM电路,在整流、直流电源工作状态或单相DC/DC工作状态下,PWM电路的分析过程及结论基本类似于)。在图1右图的电路中,在市电电源Us的正半周期,将Ug2.4右图的高频驱动信号加于下半桥两只IGBT的栅极上,获得管压降波形UT2D。其工作过程分析如下:在t1~t2时刻,不受驱动信号的起到,T2、T4导通(实质上是T2导通,T4正处于续流状态),在Us的起到下通过电感LS的电流减少,在T2管上构成如图1(b)中UT2D右图的按指数规律下降的管压降波形,该管压降是通态电流在IGBT导通时的体电阻上产生的压降;在t2~t3时刻,T2、T4变频器,由于电感LS中有储能,因此在电感LS的起到下,二极管D2、D4续流,构成图1(b)中UT2.D的阴影部分右图的管压降波形,以此类推。

分析表明,为了需要检测到IGBT导通时的管压降的值,应当将在t1~t2时刻IGBT导通时的管压降保有,而将在t2~t3时刻检测到的IGBT的管压降的值去除,将要图1(b)中UT2.D的阴影部分右图的管压降波形去除。由于IGBT的电源频率较为低,而且不存在较小的电源噪声,因此在设计取样电路时应给与充足的考虑到。根据以上的分析由此可知,在长时间情况下,IGBT导通时的管压降Uce(sat)的值都较为较低,一般来说都大于器件手册得出的数据Uce(sat)的额定值。但是,如果H型桥式转换电路再次发生故障(如同一侧桥臂上的上下两只IGBT同时导通的“直通”现象),则这时在下管IGBT的C~E近于两端将不会产生比正常值大很多的管电压。

若能将此故障时的管压降值较慢地检测出来,就可以作为对IGBT展开维护的依据,从而对IGBT实行有效地的维护。2短路维护电路的设计由对图1右图电路的分析,可以获得IGBT短路维护电路的原理电路图。IC4及其外围器件包含选通逻辑电路,由IC5及其外围器件包含滤波及缩放电路,IC2及其外围器件包含门限较为电路,IC1及其外围器件包含维持电路。长时间情况下,D1、D2、D3的阴极所相连的IC2D、IC2C及CD4011的输入皆为高电平,IC1的输入状态会转变。

假设由于短时间,在给T2放驱动信号的时候,H型桥式PWM转换电路的左半桥下管T2的管压降出现异常增高(另设亚博官网vip电平值为“低”),即UT2-d端电压出现异常增高,则该高电平UT2-d通过R2加于D8的阴极;同时,发给T2的高电平驱动信号也加于二极管D5的阴极。对IC2C来说,其转换器输出末端为高电平,若该电平值小于同互为输出端的门槛电平值的话,则IC2C输入为“较低”。

该“较低”电平通过D2加于R-S触发器IC1的R输出末端,使其输入末端Q的输入电平旋转,向控制系统收到IGBT故障报警信号。如果是由于右半桥下管T4的管压降出现异常增高而引发IC2D输入为“较低”,则该“较低”电平通过D5加于R-S触发器IC1的R输出末端,使其输入末端Q的输入电平旋转,向控制系统收到IGBT故障报警信号。

由IC5A和IC5C及其外围器件包含的滤波及缩放电路将选通电路送的叙述IGBT管压降的电压信号展开预处理后,赠送给由IC5B包含的加法器展开运算处置。若加法器的输入电平小于由R22和R32确认的门槛电平,则不会使R-S触发器IC1的R端的第三个输出末端为“较低”,也向控制系统收到IGBT故障报警信号。转变由R22和R32确认的门槛电平,就可以灵活性地转变这第三路报警信号所代表的物理意义,从而灵活性地设计维护电路。

端子T4-d、T2-d,分别接上T4、T2的集电极上,T4-G、T2-G分别接IGBT器件T4、T2的驱动信号。在电路设计时应当特别注意的是,D8、D5、D9、D4必需使用较慢完全恢复二极管。3建模及实验结果当图1右图的PWM变换器工作在单相高频整流模式下,应用于PSPICE建模软件对电路展开建模研究。

建模波形相等于在电路中IC5B的第7脚仔细观察到的信号波形。建模结果表明,检测电路可以较慢、有效地将PWM变换器的下管导通时的管压降检测出来。图3右图波形是实际电路工作时检测到的涉及波形。图中,1#地下通道表明的是单相高频整流电感电流的等价波形,2#地下通道表明的是实际检测到电路中IC5B的第7脚的工作波形。

较为图2和图3可以得出结论,该检测电路可以较慢、有效地检测出有IGBT导通时的管压降,从而对IGBT实行有效地的维护。图4右图为IGBT过流时实际检测到的PFC电感中流到的电流及维护电路动作的波形。电路实际运营结果证明,本文讲解的IGBT短路维护电路可以有效地对IGBT实行维护,成本低,动作可信。实践证明,该电路有较为大的实用价值,特别是在是在较低直流母线电压的应用于场合,该电路有辽阔的应用于前景。

该电路早已顺利地应用于在某型3KVA高频逆变器中。:亚博vip5。

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