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《大功率電壓型逆變器新型組合式igbt過流保護(hù)方案》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、大功率電壓型逆變器新型組合式IGBT過流保護(hù)方案
2、第13)瞬態(tài)過電流IGBT在運行過程中所承受的大幅值過電流除短路、直通等故障外，還有續(xù)流二極管的反向恢復(fù)電流、緩沖電容器的放電電流及噪聲干擾造成的尖峰電流。這種瞬態(tài)過電流雖然持續(xù)時間較短，但如果不采取措施，將增加IGBT的負(fù)擔(dān)，也可能會導(dǎo)致IGBT失效。4）過電壓造成集電極發(fā)射極擊穿。5）過電壓造成柵極發(fā)射極擊穿。2．2IGBT保護(hù)方法當(dāng)過流情況出現(xiàn)時，IGBT必須維持在短路安全工作區(qū)（SCSOA）內(nèi)。IGBT承受短路的時間與電源電壓、柵極驅(qū)動電壓以及結(jié)溫有密切關(guān)系。為了防止由于短
3、路故障造成IGBT損壞，必須有完善的故障檢測與保護(hù)環(huán)節(jié)。一般的檢測方法分為電流傳感器和IGBT欠飽和式保護(hù)。1）封鎖驅(qū)動信號在逆變電源的負(fù)載過大或輸出短路的情況下，通過逆變橋輸入直流母線上的電流傳感器進(jìn)行檢測。當(dāng)檢測電流值超過設(shè)定的閾值時，保護(hù)動作封鎖所有橋臂的驅(qū)動信號。這種保護(hù)方法最直接，但吸收電路和箝位電路必須經(jīng)特別設(shè)計，使其適用于短路情況。這種方法的缺點是會造成IGBT關(guān)斷時承受應(yīng)力過大，特別是在關(guān)斷感性超大電流時，必須注意擎住效應(yīng)。2）減小柵壓IGBT的短路電流和柵壓有密切關(guān)系，柵壓越高，短路時電流就越大。在短路或瞬態(tài)過流情況
4、下若能在瞬間將vGS分步減少或斜坡減少，這樣短路電流便會減小下來，當(dāng)IGBT關(guān)斷時，di/dt也減小。集成驅(qū)動電路如EXB841或M579xx系列都有檢測vCES電路，當(dāng)發(fā)現(xiàn)欠飽和時，柵壓箝位到10V左右，增大vCES，限制過電流幅值，延長允許過流時間。短路允許時間tsc和短路電流Isc同柵極電壓vG的關(guān)系如圖2所示。500)this.style.ouseg(this)">3整流拉逆變式組合保護(hù)方案3．1逆變部分保護(hù)本設(shè)計逆變器為半橋式結(jié)構(gòu)，串聯(lián)諧振負(fù)載，驅(qū)動采用IR公司的IR2110半橋驅(qū)動芯片。IR2110電路簡單，成本低，適用于
5、中大功率IGBT，實驗結(jié)果也驗證了IR2110驅(qū)動中大功率IGBT的可行性。IR2110芯片有一個封鎖兩路驅(qū)動的SD輸入端，當(dāng)此引腳為高電平時，立刻封鎖兩路輸出，如圖3所示。500)this.style.ouseg(this)">電壓型逆變器引起短路故障的原因有：1）直通短路橋臂中某一個器件（包括反并二極管）損壞；或由于控制電路，驅(qū)動電路的故障，以及干擾引起驅(qū)動電路誤觸發(fā)，造成一個橋臂中兩個IGBT同時開通。2）負(fù)載電路短路在某些升壓變壓器輸出場合，副邊短路的情況。3）逆變器輸出直接短路圖4給出了保護(hù)電路框圖。直通保護(hù)電路必須有非?？?/p>
6、的速度，在一般情況下，如果IGBT的額定參數(shù)選擇合理，10μs之內(nèi)的過流就不會損壞器件，所以必須在這個時間內(nèi)關(guān)斷IGBT。母線電流檢測用霍爾傳感器，響應(yīng)速度快，是短路保護(hù)檢測的最佳選擇。比較器用LM319，檢測值與設(shè)定值比較，一旦超過，馬上輸出保護(hù)信號封鎖驅(qū)動。同時用觸發(fā)器構(gòu)成記憶鎖定保護(hù)電路，以避免保護(hù)電路在過流時的頻繁動作。外接的復(fù)位電路也不可缺少。500)this.style.ouseg(this)">3．2整流部分保護(hù)對于大功率電壓型逆變器，為了改善進(jìn)線電流波形，一般在直流母線上串有濾波電感，如圖5所示。由于電感的存在，當(dāng)逆變
7、電路一旦停止工作，如果整流電路仍處在整流狀態(tài)，則電感中的能量將向電容釋放，在逆變保護(hù)動作瞬間電容將承受一個很高的過沖電壓，若不采取措施，可能會直接導(dǎo)致電容過壓損壞。尤其在負(fù)載電流很高，L中儲能很大時，更加危險。500)this.style.ouseg(this)">假設(shè)逆變關(guān)斷時濾波電感中的電流全部從電容C中流過，同時整流器繼續(xù)輸出電壓Ud。圖6給出了等效電路，L與C串聯(lián)諧振，由于整流橋電流只能單向流通，所以振蕩到T/4時結(jié)束。500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)
8、">可見在諧振到1/4周期時，電容上的電壓達(dá)到最大值，之后諧振停止。500)this.style.ouseg(this)">電容上最后電壓與母線電流，電感及電容有關(guān)。在我們試驗用的10kes.IEEETransactionsonapplications,1995,31(2).[2]張立，黃兩一.電力電子場控器件及其應(yīng)用.北京，機(jī)械工業(yè)出版社.
