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基于IPM的电法勘探发送机逆变器系统 - 物探与化探
第30卷第5期 物 探 与 化 探 Vol.30,No.5
2006年10月 GEOPHYSICAL&GEOCHEMICALEXPLORATION Oct.,2006
基于IPM的电法勘探发送机逆变器系统
1 1,2 1 1
刘石 ,陈儒军 ,颜良 ,陈一平
(1.中南大学信息物理工程学院,湖南长沙 410083;2.中南大学 控制科学与工程博士后流动
站,湖南长沙 410083)
摘 要:对于高频大功率电法勘探发送机而言,最脆弱的部位———逆变器容易烧毁,究其原因,主要是因为其本身的
性能不高以及保护不力。针对目前存在的这些问题,提出了一种新的逆变器系统设计。在选用新一代功率器件
IPM的基础上,采用适当的外围驱动和保护电路,通过设定恰当的死区时间,避免由于器件关断时间影响而导致的
短路问题,并且通过单片机控制来实现多种死区时间可调,可以适应不同的发送频率和供电极距。
关键词:智能功率模块(IPM);驱动电路;缓冲电路;死区时间
中图分类号:P631 文献标识码:A 文章编号:1000-8918(2006)05-0414-06
目前采用较多的逆变器如可控硅、IGBT等存在 该逆变器系统由逆变开关器件及其外围辅助电
一些缺陷:外围附加电路较多,整机系统体积庞大; 路构成,其中外围辅助电路又包括驱动隔离电路和
保护功能没有或者相对简单、没有过热保护;保护速 缓冲保护电路。逆变开关选用目前较新的智能功率
度不及时等;野外条件比较复杂,其负载根据不同的 模块IPM,该模块的最大特点是可以承受高电压与
供电条件有多变性,需要综合考虑负载,如大供电极 大电流,同时内部集成了驱动和保护电路,简化了外
距产生的大感抗负载会导致发送机自动保护,但是 围电路的设计,大大提高了系统的可靠性与安全性。
实际供电电流并不大;缺少死区时间保护或者死区
时间大小不可调,高低频不能兼顾,供电极距影响极
大。同时,大功率电法勘探发送机发送的电流一般
比较大,倘若此时发送频率也较高就容易发生由于
逆变器本身的关断延迟等问题而导致的误导通短路
现象,轻则系统自动保护,影响正常工作;重则烧毁
[1-4〗
器件 。而目前国内针对关断时间延迟要么不作
处理,导致发送频率、电流上不去,要么靠软件实现
死区时间,但大小一般都不可调。因此,要组成一个
可靠的电法勘探发送机逆变器系统,在适当选择开 图1 逆变系统的构成框图
关器件的基础上,除了正确选择驱动电路和保护吸 2 逆变器开关
收电路,死区时间大小的选择以及是否可调也至关
2.1 IPM的特点
重要。
IPM是智能功率模块的简称,它以低饱和压降
1 逆变器系统的构成 IGBT芯片为基本功率开关元件,集功率变换,驱动
[5-6]
电法勘探发送机是通过控制信号来控制逆变开 及保护电路于一身 。
关的通断,将加在发送机上的直流电源逆变成我们 2.1.1 完善、快速的保护功能
所要求的波形发送出去。简而言之,就是将直流变 从图2中可以看出,IPM主要有过流、短路、欠
成交流,逆变后的交流信号波形、频率由控制信号来 压和过热保护。
控制[1-4〗。 (1)过电流保护。如果IGBT集电极电流超过
收稿日期:2006-03-10
基金项目:国家"十五"科技攻关计划项目(2001BA609A5);国家自然科学基金重
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