30kVA逆變電源中IGBT的驅(qū)動(dòng)與保護(hù)

（1）集中過(guò)電流保護(hù)

圖6分散過(guò)電流保護(hù)電路原理圖

圖5所示為集中過(guò)電流保護(hù)的原理圖

電流檢測(cè)點(diǎn)放在直流側(cè)，檢測(cè)元件采用日本HINODE公司的直測(cè)式霍爾效應(yīng)電流傳感器HAP8－200/4，用以檢測(cè)直流側(cè)電壓的瞬時(shí)值。HAP8－200/4需要±15V的供電電源，額定電流為±200A，飽和電流在450A以上，額定輸出電壓為±4V，di/dt響應(yīng)時(shí)間在10μs以下。在正常情況下，集中過(guò)電流保護(hù)電路的輸出OC為高電平，一旦直流母線電流超過(guò)設(shè)定的閾值，比較器LM311的輸出狀態(tài)將由高電平變?yōu)榈碗娖剑?jīng)過(guò)R2，C2的延遲，OC將由高電平變?yōu)榈碗娖剑@個(gè)低電平的信號(hào)將使封鎖電路動(dòng)作，封鎖逆變橋所有IGBT的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。R2C2組成的延遲電路是為防止封鎖電路誤動(dòng)作而采取的抗干擾措施。

（2）分散過(guò)電流保護(hù)

圖6所示為分散過(guò)電流保護(hù)的原理圖。我們知道，當(dāng)柵極驅(qū)動(dòng)電壓不變時(shí)，IGBT的飽和壓降UCE（sat），將隨著集電極電流Ic的增大而增大，通過(guò)查閱三菱1200VIGBT的產(chǎn)品手冊(cè)可知，UCE（sat）與Ic的關(guān)系可由如下經(jīng)驗(yàn)公式表示出來(lái)：其中Iced為IGBT的額定電流。

因此通過(guò)監(jiān)測(cè)UCE（sat），就可以判斷IGBT是否過(guò)流。在圖6中，M57962L通過(guò)快恢復(fù)二級(jí)管VD1及穩(wěn)壓管VZ來(lái)監(jiān)測(cè)UCE（sat），當(dāng)M57962L輸入側(cè)光耦導(dǎo)通后，并且當(dāng)UAE=UCE（sat）＋UVD1＋UVZ超過(guò)閾值UAE＊后，將開(kāi)始軟關(guān)斷，M57962L的輸出電壓將從正柵壓逐漸下降到負(fù)柵壓。經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，當(dāng)VEE=10V，VCC=15V時(shí)，閾值UAE＊=9.5V，并且當(dāng)VEE不變時(shí)，VCC每增加1V，UAE＊也將加1V。可以看出，改變穩(wěn)壓管VZ的穩(wěn)壓值可以改變分散過(guò)流閾值。在實(shí)際裝置中，VCC=15V，VEE=10V，VD為ERA34－10，其管壓降為0.5V，UVZ=5V，這樣分散過(guò)流保護(hù)的電流閾值為3倍的額定電流。

3.4過(guò)熱保護(hù)

IGBT過(guò)熱的原因可能是驅(qū)動(dòng)波形不好或電流過(guò)大或開(kāi)關(guān)頻率太高，也可能由于散熱狀況不良。可以利用溫度傳感器檢測(cè)IGBT的散熱器溫度，當(dāng)超過(guò)允許溫度時(shí)使主電路停止工作。

4結(jié)語(yǔ)

本文介紹IGBT的驅(qū)動(dòng)電路M57962L和逆變電源中IGBT的過(guò)壓，柵極過(guò)壓，過(guò)流、過(guò)熱保護(hù)措施，所介紹的驅(qū)動(dòng)與保護(hù)技術(shù)及其實(shí)現(xiàn)電路，已成功地應(yīng)用于我們所研制的30kVA正弦波逆變電源裝置中，由于該電源具有良好的驅(qū)動(dòng)和可靠的保護(hù)措施，即使在輸出直接短路的情況下，仍能保證IGBT不損壞，從而確保電源整機(jī)工作的可靠性。