用于有源電力濾波器的IGBT驅動及保護研究

　　l 前言

　　絕緣柵場效應晶體管(IGBT)作為一種復合型器件，集成了MOSFET的電壓驅動和高開關頻率及功率管低損耗、大功率的特點，在電機控制、開關電源、變流裝置及許多要求快速、低損耗的領域中有著廣泛的應用。本文對應用于有源電力濾波器的IGBT的特性及其專有EXB84l型驅動器的設計進行討論，并提出一種具有完善保護功能的驅動電路。

　　有源電力濾波器設計中應用4個IGBT作為開關，并用4個EXB84l組成驅動電路，其原理如圖l所示。在實驗中，根據補償電流與指令電流的關系，用數字信號處理器(DSP)控制PWM引腳的高低電平，并由驅動電路控制IGBT的通斷。驅動電路同時對過流故障進行監測，由DSP采取封鎖控制信號、停機等處理。

　　2 驅動電路的設計

　　2.1 驅動電路電源

　　驅動電路需要4路相互隔離的直流電源為4路IGBT驅動電路供電，用220V/22V變壓器對4路交流電源分別整流，用電容器和78L24型電壓調整器穩壓后輸出4路24V直流電壓，如圖2所示。

　　2.2 柵極電壓

　　IGBT通常采用柵極電壓驅動，它對柵極驅動電路有著特殊的要求。柵極驅動電壓脈沖的上升率和下降率要足夠大，導通時，前沿很陡的柵極電壓UGE可以使IGBT快速導通，并減小導通損耗，關斷時，其柵極驅動電路要給IGBT提供一個下降很陡的關斷電壓，并在柵極和發射極之間施加一個適當的反向負偏壓，以便使IGBT快速關斷，并減小關斷損耗。IGBT導通后，柵極的驅動電壓和電流要有足夠的寬度，以保證IGBT在瞬時過載時未退出飽和區受到損壞。柵極驅動電壓推薦值為15 V