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        IPM簡化電路系統 單相逆變器設計應用于其中

        作者: 時間:2013-12-31 來源:網絡 收藏
        62, 62); font-family: Tahoma, Arial, sans-serif; font-size: 14px; text-align: justify; ">IPM有故障時,FO輸出低電平,通過高速光耦到達硬件電路,關斷PWM輸出,從而達到保護IPM的目的。具體硬件連接方式如下:在PWM接口電路前置帶控制端的3態收發器(如74HC245)。PWM信號經過3態收發器后送至IPM接口電路,IPM的故障輸出信號FO經光耦隔離輸出送入與非門。再送到3態收發器使能端OE。IPM正常工作時與非門輸出為低電平。3態收發器選通,IPM有故障時與非門輸出為高電平。3態收發器所有輸出置為高阻態。封鎖各個IPM的控制信號,關斷IPM,實現保護。

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/227125.htm

        2、軟件

        IPM有故障時FO輸出低電平,FO信號通過高速光耦送到控制器進行處理。處理器確認后。利用中斷或軟件關斷IPM的PWM控制信號,從而達到保護目的。如在基于DSP控制的系統中,利用事件管理器中功率驅動保護引腳(PDPINT)中斷實現對IPM的保護。通常1個事件管理器嚴生的多路PWM可控制多個IPM工作.其中每個開關管均可輸出FO信號,每個開關管的FO信號通過與門,當任一開關管有故障時輸出低電平,與門輸出低電平。將該引腳連至PDPINT,由于PDPINT為低電平時DSP中斷,所有的事件管理器輸出引腳均被硬件設置為高阻態,從而達到保護目的。

        以上2種方案均利用IPM故障輸出信號封鎖IPM的控制信號通道,因而彌補了IPM自身保護的不足,有效地保護了器件。智能功率模塊(IPM)的緩沖電路設計

        在IPM應用中,由于高頻開關過程和功率回路寄生電感等疊加產生的di/dt、dv/dt和瞬時功耗會對器件產生較大的沖擊,易損壞器件,因此需設置緩沖電路(即吸收電路),目的是改變器件的開關軌跡,控制各種瞬態過壓,降低器件開關損耗,保護器件安全運行。

        IPM簡化電路系統 單相逆變器設計應用于其中

        圖4為常用的3種IPM緩沖電路。圖4(a)為單只無感電容器構成的緩沖電路,對瞬變電壓有效且成本低,適用于小功率IPM。圖4(b)為RCD構成的緩沖電路,適用于較大功率IPM.緩沖二極管D可箝住瞬變電壓,從而抑制由于母線寄生電感可能引起的寄生振蕩。其RC時間常數應設計為開關周期的1/3,即r=T/3=1/3f。圖4(c)為P型RCD和N型RCD構成的緩沖電路,適用于大功率IPM。功能類似于圖4(b)所示的緩沖電路,其回路電感更小。若同時配合使用圖4(a)所示的緩沖電路。還能減小緩沖二極管的應力,緩沖效果更好。

        在圖4(c)中,當IGBT關斷時,負載電流經緩沖二極管向緩沖電容器充電,同時集電極電流逐漸減少,由于電容器二端的電壓不能突變,所以有效地限制了IGBT集電極電壓上升率dv/dt。也避免了集電極電壓和集電極電流同時達到最大值。IGBT集電極母線電感、電路及其元件內部的雜散電感在IGBT開通時儲存的能量,這時儲存在緩沖電容器中。當IGBT開通時,集電極母線電感以及其他雜散電感又有效地限制了IGBT集電極電流上升率di/dt.同樣也避免了集電極電壓和集電極電流同時達到最大值。此時,緩沖電容器通過外接電阻器和IGBT開關放電,其儲存的開關能量也隨之在外接電阻器和電路、元件內部的電阻器上耗散。如此,便將IGBT運行時產生的開關損耗轉移到緩沖電路,最后在相關電阻器上以熱的形式耗散,從而保護IGBT安全運行。

        圖4(c)中的電阻值和電容值按經驗數據選取:如PM200DSA060的電容值為0.221xF~0.47xF,耐壓值是IGBT的1.1倍~1.5倍,電阻值為10—20,電阻功率按P=fCU2xlO-6計算,其中f為IGBT工作頻率,u為IGBT的工作峰值電壓。C為緩沖電路與電阻器串聯電容。二極管選用快恢復二極管。為了保證緩沖電路的可靠性,可以根據功率大小選擇封裝好的圖4所示的緩沖電路。

        另外,由于母線電感、緩沖電路及其元件內部的雜散電感對IPM尤其是大功率IPM有極大的影響,因此愈小愈好。要減小這些電感需從多方面人手:直流母線要盡量地短,緩沖電路要盡可能地靠近模塊,選用低電感的聚丙烯無極電容器、與IPM相匹配的快速緩沖二極管及無感泄放電阻器。

        智能功率模塊(IPM)在單相全橋逆變器中的應用

        圖5所示的單相全橋逆變電路主要由逆變電路和控制電路組成。逆變電路包括逆變全橋和濾波電路,其中逆變全橋完成直流到交流的變換.濾波電路濾除諧波成分以獲得需要的交流電,控制電路完成對逆變橋中開關管的控制并實現部分保護功能。

        IPM簡化電路系統 單相逆變器設計應用于其中

        圖中的逆變全橋由4個開關管和4個續流二極管組成,工作時開關管在高頻條件下通斷.開關瞬間開關管電壓和電流變大,損耗大,結溫升高,加上功率回路寄生電感、振蕩及噪聲等。極易導致開關管瞬間損壞,以往常用分立元件設計開關管的保護電路和驅動電路,導致電路龐大且不可靠。

        本文采用一對PM200DSA060雙單元IPM模塊分別代替圖中Vl、D1、V2、D2組合和V3、D3、v4、D4組合構成全橋逆變電路,利用DSP對IPM

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        關鍵詞: 單相逆變器

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