现代电力电子技术林渭勋第1章节下章节(4713KB).ppt

GMXD1B 1.基本结构 图1-47　由IGBT-IPM构成的单相逆变电路1—AC200V电源　2—整流电路　3—负载　4—控制电源5—控制电路　6—接口电路　7—保护信号输出　8—驱动电路9—过电流保护　10—短路保护　11—欠电压保护　12—过热保护 GMXD1B 2.内置功能 (1)PWM控制信号处理　从控制电路5来的PWM信号经接口电路6分别通过CPi(上通道)和Cni(下通道)加到驱动电路8的输入端，当PWM控制信号由高位变为低位时，IGBT关断；相反则IGBT导通。(2)过电流保护　保护检测采用电流采样，电流信号从电阻R1和R2获得，虽然采样电流很小但与母线电流成比例，因而可代替外接的霍尔传感器或电流互感器，具有快速低耗和可靠等优点。(3)短路保护　当集流越过短路保护动作设定值时，短路保护动作，其程序与过电流保护相仿，短路保护动作设定值为1.5Icm。(4)过热保护　IPM内置温度传感器，能准确测定芯片底板温度，当温度超越设定值时自动关闭芯片，封锁栅极电压，拒绝外部控制信号控制，直至芯片底板温度正常才解除封锁，恢复正常工作。(5)欠电压保护　指栅极驱动电源电压UP和Un因故下降至规定值时自动封锁栅板驱动信号，防止因栅压不足促使VG偏离电阻区。 GMXD1B 3. IPM产品示例 表1-18　IGBT-IPM产品示例 GMXD1B 1.6.2　IGBT-PIC 图1-48　基于PIC芯片MIC3172的直流开关电源1—电压调整电路　2—振荡器　3—逻辑电路4—抗饱和电路　5—驱动电路　6—PWM信号比较7—误差放大器　8—电流放大器 GMXD1B 1.6.3　电力电子集成技术 1)电力电子(PE)和微电子(μE)固然有其相似之处，但也应该看到存在很多差异，其中最突出的是PE必须处理的功率范围为M个数量级左右(从100W到100MW)，如此宽阔的功率谱无论是哪一种集成形式都是难以覆盖的。2)PE的应用范围广从航空到海洋，军工到民用，几乎无所不包，这些不同的应用领域对PE的要求也大不相同，以功率密度而言，对计算机用的开关电源与直流输电系统中发送和接受变流站没有必要要求相同的功密。 GMXD1B 1.6.3　电力电子集成技术 3)PE是一种综合技术，其水平深受有关的材料质量、元件性能、工艺水平和生产设备的限制，PE的集成技术也不可避免地要受到上述因素的制约。 尚辅网 / GMXD1B 1.4.5　驱动电路 1. IGBT过电流保护方法。2. EXB840系列集成式驱动芯片3. M579系列芯片 GMXD1B 1. IGBT过电流保护方法。 (1)IGBT开关电路在负载短路下的后果分析(2)过电流保护方法　为在短路下保障器件安全，避免上述现象产生，应采取正确的过电流保护方法。 GMXD1B (1)IGBT开关电路在负载短路下的后果分析 1)超越热极限：半导体的本征温度为250℃，当结温超越本征温度时，器件将丧失阻断能力，当负载短路时，高短路电流使IGBT结温上升，一旦超越其热极限，栅极保护相应失效。2)电流擎住：在正常电流下，IGBT由于薄层电阻很小，无电流擎住现象产生；但在短路时，由于短路电流很大，当RS上的压降高于0.7V时，J1正偏，引发电流擎住，栅压失控。3)关断过电压：为抑制短路电流，当故障发生时，控制电路立即撤去正栅压，将IGBT关断，短路电流相应下降，由于电流下降率很高，在布线电感中将感生很高电压，尤其是器件内引线电感上的感应电压很难抑制，它将使器件因过电流转为关断过电压而失效。 GMXD1B (2)过电流保护方法　 1)减压法：指短路时，先降低栅压，由前述，无论是过热或电流擎住，均源于短路电流过大，而该电流比例于正栅压Ug1，故障时先降低栅压是抑制短路电流的有效办法，如图1-43a所示。2)缓升法：指在关断IGBT时，设法减低电流的下降率以减小布线电感上的感生电压，避免关断过电压，有些文献称之为软关断方式，当然，延长关断过程势必增加器件的关断损耗，因此要酌情处理。 GMXD1B (2)过电流保护方法　 图1-43　采用降压法抑制短路电流a)电流持续期为10μs　b)电流持续期长于10μs GMXD1B 2. EXB840系列集成式驱动芯片 (1)主要性能指标。(2)工作原理分析 GMXD1B (1)主要性能指标 1)最高工作频率：40kHz2)驱动输出电压：±20V3)光耦输入电流：10mA4)输出栅流峰值：±4A5)驱动器件：300A/1.2kV的IGBT6)短路屏蔽时间：1.3μs GMXD1B (1)主要性能指标 图1-44　集成式驱动芯片EXB841a)结构图　b)原理图　c)接线图1—过电流保护电路　2