采用脈寬調制控制方式的逆變電路解析方案

PM100CSA120 的內部結構如圖3所示，六只IGBT反并聯續流二極管連接成三相全橋電路。每一只IGBT都有相應的隔離驅動電路，所以驅動信號需要隔離后再進入模塊，并且要給上橋臂每一個驅動模塊提供單獨的隔離直流電源，下橋臂因共地可共用一個直流電源。每一驅動電路都有完善的保護電路以防止器件損壞。這些保護包括以下幾方面：

(1)控制電壓低閉鎖

IPM的內部控制電路需要15V直流電源，當這個電壓因某種原因低于某個電壓值(U1)或高于某個電壓值(Uh)時，驅動電路自動閉鎖，并且發出故障信號Fo以通知主控電路。

(2)溫度保護電路

IPM內部有一個固定在底盤IGBT器件附近的溫度傳感器，當模塊溫度超過一定值To時，驅動電路自動閉鎖直到模塊溫度降低到To以下為止，同時也發出故障信號Fo。

(3)過流保護

IPM可用電流傳感型IGBT對模塊進行在線監測，如果通過IPM的電流超過過電流門限值OC且持續時間達到toff(OC)時，保護電路將閉鎖門極驅動并產生故障信號。這段持續時間是為了避免通過IPM的瞬時類峰所造成的保護誤動。

(4)短路保護

如果發生短路，即電流超過短路電流門檻值SC時，保護將立即動作并發出信號。

以上保護電路可使功率器件因操作不當或控制故障而損壞泊可能性大大降低，更重要的是提高了系統的可靠性。其IPM內部最佳設計的驅動電路縮短了逆變裝置的開發周期，從而也進一步提高了可靠性。

4 電路結構

使用IPM和80C196MC可使整個電路簡潔明了。雖然IPM內部結構設計完善，但對于大功率逆變器仍然有必要提供合理的緩沖電路，以消除因線路電感而引起的過電壓和du/dt。如上所述，PWM控制信號必須隔離后再進入IPM模式，并且需要給IPM內部驅動保護電路提供隔離的15V電源。輸出經變壓器后還要作濾波處理以獲得良好的正弦波形。直流輸入端的電壓傳感器和電流傳感器用于為控制提供保護信號;交流輸出端的電壓電流互感器所提供的反饋信號用于自動調整逆變器的輸出電壓和頻率，同時也可作為過載保護的依據。另外，載波頻率不能太低，因為頻率較低時，口音污染比較嚴重，而且影響輸出波形;但是，載波頻率也不能太高，因為高頻的開關損耗較大，且較大的死區時間所占比例將使輸出電壓偏低。這就是80C196MC單片機片內波形發生器在產生SPWM波時必須在每個載波周期內中斷一次的原因，如果載波頻率過高，程序將頻繁中斷而使程序無法正常運行。所以最好選在10kHz～15kHz范圍內。該結構除了工頻變壓器的體積稍大外，其它均不需要太大空間。

5 結束語

利用80C196MC的片仙波形發生器WFG可大大簡化用于產生同步脈寬調制波形的控制軟件和外部硬件，特別適用于控制三相交流電機和需要多個PWM輸出的裝置。而智能功率模塊則將功率器件、驅動電路和保護邏輯電路集成于一體，并具有智能化保護功能，特別適合于電機控制和無源逆變器。實際證明，運用這些高集成度的專用器件可有效地提高系統的可靠性，縮短開發周期。現代微電子技術和電力電子技術日新月異，為集成度越來越高的微型計算機及外轉帳芯片新技術開發提供了良好的基礎，大大縮短了開發時間，提高了系統的可靠性。同樣的，大功率電力電子器件的飛速發展也提供了這一便利。IPM集電力電子和微電子技術于一身，是一種很在前景的電力電子器件。