直流斩波与IGBT驱动保护电路测试ppt - 河南理工大学电工电子实验中心.pptVIP

直流斩波与IGBT驱动保护电路测试 电力电子与系统实验室 一、实验性质 综合性试验 二、实验目的 1．熟悉降压直流斩波电路的工作原理。 2．掌握IGBT器件的应用、IGBT驱动模块EXB841电路的驱动与保护环节的测试。 3．掌握脉冲调制电路的测试及负载电压波形的分析。 三、实验设备 1．高自EAD—I型电力电子与自控系统实验装置 2．万用表 3．双踪示波器 电力电子与系统实验室 四、实验电路 　　实验电路如图3.1所示，电路分为三部分，上部分为整流电路，中间部分为脉宽调制电路，下部分为IGBT驱动电路。 电力电子与系统实验室 五、实验电路的工作原理 1．整流电路及直流斩波电路 　　220V单相交流经整流变压器TR降为100V交流电，再经桥堆B及滤波电容C5、C6后，变为平直的直流电，其幅值在90V～140V之间，视负载电流大小而定。 　　直流电路的负载为110V，25W白炽灯，以绝缘栅双极性晶体管IGBT作为开关管， 来控制直流电路的通断， 以调节负载上平均电压的大小。 其原理框图如图3.1所示。 电力电子与系统实验室 五、实验电路的工作原理 2．由EXB841构成的IGBT驱动电路的工作原理 以EXB841型模块，来介绍IGBT驱动电路的工作原理。 EXB841型模块，可驱动额定参数为300A/1200V的IGBT元件，整个电路信号延迟时间小于1μs，最高工作频率可达40～50KHZ。他只需要外部提供一个+20V的电源。模块采用高速光电耦合（隔离）输入，信号电压经电压放大和推挽（射极跟随）功率放大输出，并有过电流保护环节。其功能原理如图3.2。 15脚接高电平（+5V）输入，14脚输入控制脉冲信号（输入负脉冲，将光电隔离器导通），光电耦合信号经电压放大器A放大后，由脚3输出，经限流电阻RG送至IGBT的栅极G，驱动IGBT导通工作。稳压管VST1、VST2为栅极电压正反向电压 电力电子与系统实验室 五、实验电路的工作原理 图3.3 EXB841的内部工作原理 图3.2 IGBT直流斩波电路图 电力电子与系统实验室 五、实验电路的工作原理 限幅电路保护。集成模块中的电阻R′和VST′构成分压，经1脚，为IGBT的发射极提供一个反向偏置（-5V）的电压，由于UGE=VG-VE，因此发射极电位VE的提高，相对UGE来说，为反向偏置。若VE=5V，VG=0V，则UGE=-5V0，G-E结处于反偏。由于IGBT为电压控制型，截止时容易因感应电压而误导通，所以通常设置一个较高的反向偏压（-5V），使IGBT提高抗干扰能力，可靠截止。 3）IGBT的过电流保护电路 　当集电极电流过大时，管子的饱和电压UCE 将明显增加，使集电极电位升高，过高的集电极电位将使二极管VD1截止，它作为过电流信号，送至6脚，通过模块中的保护电路，会使栅极电位下降，IGBT截止，从而起到过电流保护的作用。 　此外，当出现过电流时，5脚将输出低电平，使光电耦合器LE导通，输出过电流保护信号（送至显示或报警或其他保护环节）。在本实验中，是在R2与LE间，串接一个发光二极管LED，作为过电流显示。 电力电子与系统实验室 五、实验电路的工作原理 3．脉冲宽度调制电路 　　　脉冲宽度调制器采用555定时集成电路构成的多谐振荡器（占空比可调，而频率不变），并经过射极跟随器V2、R10输出（以提高带载能力），调节电位器RP，即可调节脉冲宽度。 　　　为了使脉冲调制器输出低电平时，V1能可靠截止，因此在V1的基极处加一个由+5V和-5V的电源及R7、R8构成的负偏置电路。VD6为V1基极反向限幅保护电路。 电力电子与系统实验室 六、实验内容与步骤 　　1．测量+20V、+5V、-5V直流电压的幅值是否正确，并将这些电压接入电路板相应的电源插口。 　　2．用示波器观察脉冲信号发生器输出脉冲的宽度和幅值。调节RP，观察它们的变化，并做记录。 　　3．在脉冲信号电压和主回路电压（包括波形和数值）都正常的情况下，连接电路。（2-3，4-5，6-1，8-10，5-7，注意极性不可接反。） 　　4．用示波器和万用表测量主电路电源（100V整流电路输出）的波形和数值。 　　5．使占空比为50%时，测量负载电压UL的波形和数值，并测量IGBT管的UGE和UCE数值。 　　6．使占空比分别为最小（3%），30%，最大（98%）时，重复步骤5。 　　7．负载电压最高时，将二极管VD1至IGBT管集电极的连线断开（设置为IGBT过载信号），观察保护电路工作情况（测量UL、UGE和UCE数值）。 电力电子与系统实验室 六、实验内容与步骤 　　1．测量+20V、+5V、-5V直流电压的幅值是否正确，并将这些电压接入电路板