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IGBT短路保护电路的设计_火狐体育

固体电源的基本任务是获得安全、可靠的阻抗所需的电力。 对电子设备来说,电源是其核心部件。 阻抗除了可以通过拒绝电源提供高品质的输入电压外,还明确了供电系统的可靠性等方面的更高拒绝。

IGBT是目前普遍使用的具有自逆变器能力的设备,电源频率低,普遍用于各种固体电源。 但是,如果失去控制,那就更容易坏。 有人指出,IGBT损坏的主要原因有两个。

一是IGBT解散饱和状态区域转移到缩放区域,减少开关损失。 二是IGBT再次短路,产生相当大的瞬态电流,IGBT被破坏。 IGBT维护一般是缓慢的自维护方法,在再次发生故障的情况下,逆变器IGBT驱动电路构建对驱动电路抛弃饱和状态的维护。 或者再次发生短路时,慢慢地逆变器IGBT。

根据监视对象,IGBT的短路维护可以分为Uge监视法和Uce监视法,都利用了即使集电极电流IC变高Uge和Uce也不会变高的现象。 当Uge或Uce到达Ugesat或Ucesat时,IGBT的驱动电路会自动逆变器。

Uge再次发生故障时大致一定,Uce的变化小,再次发生废弃饱和状态时也无法控制Uge的变化,所以实际上一般使用Uce监测技术开展IGBT的维护。 本研究的IGBT维护电路通过监视IGBT导通时的管压降Uce来构建IGBT的维护。 通过使用本文中说明的IGBT短路维护电路,可以构建缓慢的维护,同时节约检测短路电流所需的霍尔电流传感器,降低系统整体的成本。 实践证明,该电路有很大的实用价值,特别是在低直流母线电压的应用中,该电路有广阔的应用前景。

该电路已顺利应用于某型高频逆变器。 1短路维护的动作原理图1(a )右图是在PWM整流状态下动作的h型桥PWM转换电路(该图是正弦波半波输出下的等效电路,上半桥的两个IGBT未图示),图1(b )是下半桥的两个大功率器件因此以半波工作过程为例展开分析(三相PWM电路的情况下,在整流、直流电源工作状态或单相DC/DC工作状态下,与PWM电路的分析过程基本相似)。 在图1右图的电路中,在商用电源Us的正半周期,将Ug2.4右图的高频驱动信号施加到下半桥IGBT的栅极,得到管电压降波形UT2D。

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其动作过程分析在t1~T2时刻,接收到驱动信号的到来,T2、T4导通(实质上T2导通,T4处于回流状态),通过Us的到来,通过电感LS的电流减少,在T2管上在图1(b )中为UT2D右在t2~t3时刻,T2、T4逆变器由于在电感LS中有蓄电,所以在电感LS下二极管D2、D4回流,构成图1(b )的UT2.D的阴影部分右图的管电压降波形等。 为了检测IGBT导通时的管电压降的值,应该在时刻t1~t2保持IGBT导通时的管电压降,除去在时刻t2~t3检测出的IGBT的管电压降的值,除去图1(b )的UT2.D的阴影部分右图的管电压降波形由于IGBT的电源频率低,电源噪声也少,因此在设计采样电路时需要充分考虑。 根据以上分析可知,IGBT导通时的管压降Uce(sat )的值在长时间内较低,一般比从设备手册得到的数据Uce(sat )的额定值大。

但是,如果h型桥转换电路再次发生故障(就像单侧臂的上下两个IGBT同时接通的“直通”现象),下管IGBT的C~E接近两端时,将不会产生比正常值大得多的管电压。 如果能慢慢检测出该故障时的管电压降值,就成为IGBT的维护展开的依据,可以进行IGBT的有效维护。 双短路维护电路的设计可以通过分析图1右图的电路得到IGBT短路维护电路的原理电路图。

IC4及其外围设备包括门逻辑电路,IC5及其外围设备包括滤波器和定标电路,IC2及其外围设备包括门比较电路,IC1及其外围设备包括维持电路。 长时间的话,连接D1、D2、D3阴极的IC2D、IC2C、CD4011的输入都是高电平,IC1的输入状态转移。 在短时间内向T2提供驱动信号时,如果h型桥式PWM转换电路的左半桥下管T2的管电压降异常变高(电平值为“低”),即UT2-d端子电压异常变高,则该高电平UT2-d 另外,对二极管D5的阴极也施加发往T2的高电平驱动信号。

对于IC2C,如果其转换器的输出端为高电平,该电平值小于同相成为输出端的阈值电平值,则IC2C输入为“低”。 该“低”电平经由D2与R-S触发器IC1的r输出端相加,旋转该输入端q的输入电平,向控制系统接收IGBT故障警报信号。 右半桥下管T4的管电压降异常升高,IC2D输入变为“低”时,该“低”电平通过D5与R-S触发器IC1的R输出端相加,其输入端Q的输入电平旋转,IGBT故障警报信号被控制系统接收。

IC5A、IC5C及其外围设备中包括的滤波器和定标电路对描述从门电路发送来的IGBT管的压降的电压信号进行预处理,然后送给IC5B中包括的加法器展开运算处理。 如果加法器的输入电平小于R22和R32确认的阈值电平,则无需将R-S触发器IC1的r侧的第三个输出端设为“低”,IGBT故障警报信号也将被控制系统接收。

通过改变在R22和R32中确认的阈值电平,可以灵活地改变该第三个警报信号表示的物理意义,可以灵活地设计维护电路。 端子T4-d和T2-d分别与T4、T2的集电极连接,T4-G和T2-G分别与IGBT设备T4、T2的驱动信号连接。 电路设计时应特别注意的是,D8、D5、D9、D4必须使用缓慢的完全恢复二极管。

3建模和实验结果图1右图的PWM变换器在单相高频整流模式下工作时,应用于PSPICE建模软件对电路进行建模研究。 建模波形与电路中IC5B的7号引脚常见的信号波形相等。

建模结果表明,检测电路可以比较慢、有效地检测PWM变换器下管导通时的管压降。 图3右图的波形是实际电路动作时检测出的相关波形。

图中,1#地下通道表示单相高频整流电感电流的等效波形,2#地下通道表示实际检测电路中的IC5B的第7条动作波形。 根据图2和图3,可以得出这样的结论:该检测电路可以缓慢有效地检测IGBT导通时的管电压降,并执行IGBT的有效维护。 图4右图是IGBT过电流时实际检测出的流过PFC电感的电流和维护电路的动作波形。 电路实际工作的结果表明,本文说明的IGBT短路维护电路可以有效地进行IGBT的维护,低成本且工作可靠。

实践证明,该电路有很大的实用价值,特别是在低直流母线电压的应用中,该电路有广阔的应用前景。 该电路已顺利应用于某型3KVA高频逆变器。。

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