用于有源電力濾波器的IGBT驅(qū)動及保護(hù)研究

1、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，絕緣三雙極型功率管，是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式電力電子器件。應(yīng)用于交流電機(jī)、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動等領(lǐng)域。IGBT是強(qiáng)電流、高壓應(yīng)用和快速終端設(shè)備用垂直功率MOSFET的自然進(jìn)化。由于實(shí)現(xiàn)一個較高的擊穿電壓BVDSS需要一個源漏通道，而這個通道卻具有很高的電阻率，因而造成功率MOSFET具有RDS(on)數(shù)值高的特征，IGBT消除了現(xiàn)有功率MOSFET的這些主要缺點(diǎn)。雖然最新一代功率MOSFET器件大幅度改進(jìn)了RDS(on)特性，但是在高電平時(shí)，功

2、率導(dǎo)通損耗仍然要比IGBT 技術(shù)高出很多。較低的壓降，轉(zhuǎn)換成一個低VCE(sat)的能力，以及IGBT的結(jié)構(gòu)，同一個標(biāo)準(zhǔn)雙極器件相比，可支持更高電流密度，并簡化IGBT驅(qū)動器的原理圖。IGBT基本結(jié)構(gòu)見圖1中的縱剖面圖及等效電路。 IGBT硅片的結(jié)構(gòu)與功率MOSFET 的結(jié)構(gòu)十分相似，主要差異是IGBT增加了P+ 基片和一個N+ 緩沖層(NPT-非穿通-IGBT技術(shù)沒有增加這個部分)。如等效電路圖所示(圖1)，其中一個MOSFET驅(qū)動兩個雙極器件?；膽?yīng)用在管體的P+和N+ 區(qū)之間創(chuàng)建了一個J1結(jié)。 IGBT是一種功率晶體，運(yùn)用此種晶體設(shè)計(jì)之UPS可有效提升產(chǎn)品效能，使電源品質(zhì)好、效率高、熱

3、損耗少、噪音低、體積小與產(chǎn)品壽命長等多種優(yōu)點(diǎn)。用于有源電力濾波器的IGBT驅(qū)動及保護(hù)研究l 前言絕緣柵場效應(yīng)晶體管(IGBT)作為一種復(fù)合型器件，集成了MOSFET的電壓驅(qū)動和高開關(guān)頻率及功率管低損耗、大功率的特點(diǎn)，在電機(jī)控制、開關(guān)電源、變流裝置及許多要求快速、低損耗的領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。本文對應(yīng)用于有源電力濾波器的IGBT的特性及其專有EXB84l型驅(qū)動器的設(shè)計(jì)進(jìn)行討論，并提出一種具有完善保護(hù)功能的驅(qū)動電路。有源電力濾波器設(shè)計(jì)中應(yīng)用4個IGBT作為開關(guān)，并用4個EXB84l組成驅(qū)動電路，其原理如圖l所示。在實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)補(bǔ)償電流與指令電流的關(guān)系，用數(shù)字信號處理器(DSP)控制PWM引腳的高低

4、電平，并由驅(qū)動電路控制IGBT的通斷。驅(qū)動電路同時(shí)對過流故障進(jìn)行監(jiān)測，由DSP采取封鎖控制信號、停機(jī)等處理。 2 驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)2.1 驅(qū)動電路電源驅(qū)動電路需要4路相互隔離的直流電源為4路IGBT驅(qū)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(diào)整器穩(wěn)壓后輸出4路24V直流電壓，如圖2所示。 分頁2.2 柵極電壓IGBT通常采用柵極電壓驅(qū)動，它對柵極驅(qū)動電路有著特殊的要求。柵極驅(qū)動電壓脈沖的上升率和下降率要足夠大，導(dǎo)通時(shí)，前沿很陡的柵極電壓UGE可以使IGBT快速導(dǎo)通，并減小導(dǎo)通損耗，關(guān)斷時(shí)，其柵極驅(qū)動電路要給IGBT提供一個下降很陡的關(guān)斷電壓，并在柵極

5、和發(fā)射極之間施加一個適當(dāng)?shù)姆聪蜇?fù)偏壓，以便使IGBT快速關(guān)斷，并減小關(guān)斷損耗。IGBT導(dǎo)通后，柵極的驅(qū)動電壓和電流要有足夠的寬度，以保證IGBT在瞬時(shí)過載時(shí)未退出飽和區(qū)受到損壞。柵極驅(qū)動電壓推薦值為15 V摘要：對IGBT的特性及使用時(shí)的注意事項(xiàng)進(jìn)行了探討，提出了選擇和安裝過程中應(yīng)該注意的方面。1 IGBT模塊簡介 IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor(絕緣柵雙極型晶體管)的縮寫，IGBT是由MOSFET和雙極型晶體管復(fù)合而成的一種器件，其輸入極為MOSFET，輸出極為PNP晶體管，它融和了這兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，既具有MOSFET器件驅(qū)動功率小和開關(guān)速度快的

6、優(yōu)點(diǎn)，又具有雙極型器件飽和壓降低而容量大的優(yōu)點(diǎn)，其頻率特性介于MOSFET與功率晶體管之間，可正常工作于幾十kHz頻率范圍內(nèi)，在現(xiàn)代電力電子技術(shù)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，在較高頻率的大、中功率應(yīng)用中占據(jù)了主導(dǎo)地位。 IGBT的等效電路如圖1所示。由圖1可知，若在IGBT的柵極和發(fā)射極之間加上驅(qū)動正電壓，則MOSFET導(dǎo)通，這樣PNP晶體管的集電極與基極之間成低阻狀態(tài)而使得晶體管導(dǎo)通；若IGBT的柵極和發(fā)射極之間電壓為0V，則MOS 截止，切斷PNP晶體管基極電流的供給，使得晶體管截止。IGBT與MOSFET一樣也是電壓控制型器件，在它的柵極發(fā)射極間施加十幾V的直流電壓，只有在uA級的漏電流流過

7、，基本上不消耗功率。圖1 IGBT的等效電路2 IGBT模塊的選擇 IGBT模塊的電壓規(guī)格與所使用裝置的輸入電源即試電電源電壓緊密相關(guān)。其相互關(guān)系見下表。使用中當(dāng)IGBT模塊集電極電流增大時(shí)，所產(chǎn)生的額定損耗亦變大。同時(shí)，開關(guān)損耗增大，使原件發(fā)熱加劇，因此，選用IGBT模塊時(shí)額定電流應(yīng)大于負(fù)載電流。特別是用作高頻開關(guān)時(shí)，由于開關(guān)損耗增大，發(fā)熱加劇，選用時(shí)應(yīng)該降等使用。3 使用中的注意事項(xiàng) 由于IGBT模塊為MOSFET結(jié)構(gòu)，IGBT的柵極通過一層氧化膜與發(fā)射極實(shí)現(xiàn)電隔離。由于此氧化膜很薄，其擊穿電壓一般達(dá)到2030V。因此因靜電而導(dǎo)致柵極擊穿是IGBT失效的常見原因之一。因此使用中要注意以下幾

8、點(diǎn)：1在使用模塊時(shí)，盡量不要用手觸摸驅(qū)動端子部分，當(dāng)必須要觸摸模塊端子時(shí)，要先將人體或衣服上的靜電用大電阻接地進(jìn)行放電后，再觸摸； 2在用導(dǎo)電材料連接模塊驅(qū)動端子時(shí)，在配線未接好之前請先不要接上模塊； 3盡量在底板良好接地的情況下操作。 在應(yīng)用中有時(shí)雖然保證了柵極驅(qū)動電壓沒有超過柵極最大額定電壓，但柵極連線的寄生電感和柵極與集電極間的電容耦合，也會產(chǎn)生使氧化層損壞的振蕩電壓。為此，通常采用雙絞線來傳送驅(qū)動信號，以減少寄生電感。在柵極連線中串聯(lián)小電阻也可以抑制振蕩電壓。 此外，在柵極發(fā)射極間開路時(shí)，若在集電極與發(fā)射極間加上電壓，則隨著集電極電位的變化，由于集電極有漏電流流過，柵極電位升高，集電極

9、則有電流流過。這時(shí)，如果集電極與發(fā)射極間存在高電壓，則有可能使IGBT發(fā)熱及至損壞。 在使用IGBT的場合，當(dāng)柵極回路不正常或柵極回路損壞時(shí)(柵極處于開路狀態(tài))，若在主回路上加上電壓，則IGBT就會損壞，為防止此類故障，應(yīng)在柵極與發(fā)射極之間串接一只10K左右的電阻。 在安裝或更換IGBT模塊時(shí)，應(yīng)十分重視IGBT模塊與散熱片的接觸面狀態(tài)和擰緊程度。為了減少接觸熱阻，最好在散熱器與IGBT模塊間涂抹導(dǎo)熱硅脂。一般散熱片底部安裝有散熱風(fēng)扇，當(dāng)散熱風(fēng)扇損壞中散熱片散熱不良時(shí)將導(dǎo)致IGBT模塊發(fā)熱，而發(fā)生故障。因此對散熱風(fēng)扇應(yīng)定期進(jìn)行檢查，一般在散熱片上靠近IGBT模塊的地方安裝有溫度感應(yīng)器，當(dāng)溫度過

10、高時(shí)將報(bào)警或停止IGBT模塊工作。4 保管時(shí)的注意事項(xiàng)1一般保存IGBT模塊的場所，應(yīng)保持常溫常濕狀態(tài)，不應(yīng)偏離太大。常溫的規(guī)定為535 ，常濕的規(guī)定在4575左右。在冬天特別干燥的地區(qū)，需用加濕機(jī)加濕; 2盡量遠(yuǎn)離有腐蝕性氣體或灰塵較多的場合； 3在溫度發(fā)生急劇變化的場所IGBT模塊表面可能有結(jié)露水的現(xiàn)象，因此IGBT模塊應(yīng)放在溫度變化較小的地方； 4保管時(shí)，須注意不要在IGBT模塊上堆放重物； 5裝IGBT模塊的容器，應(yīng)選用不帶靜電的容器。 5 結(jié)束語 IGBT模塊由于具有多種優(yōu)良的特性，使它得到了快速的發(fā)展和普及，已應(yīng)用到電力電子的各方各面。因此熟悉IGBT模塊性能，了解選擇及使用時(shí)的注

11、意事項(xiàng)對實(shí)際中的應(yīng)用是十分必要的。摘要：提出了一種直接檢測發(fā)生短路故障的方法，在詳細(xì)分析短路檢測原理的基礎(chǔ)上給出了相應(yīng)的短路保護(hù)電路。仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果均證明該電路工作穩(wěn)定可靠，能很好地對實(shí)施有效的保護(hù)。 關(guān)鍵詞： 短路保護(hù) 電路設(shè)計(jì)固態(tài)電源的基本任務(wù)是安全、可靠地為負(fù)載提供所需的電能。對電子設(shè)備而言，電源是其核心部件。負(fù)載除要求電源能供應(yīng)高質(zhì)量的輸出電壓外，還對供電系統(tǒng)的可靠性等提出更高的要求。是一種目前被廣泛使用的具有自關(guān)斷能力的器件開關(guān)頻率高廣泛應(yīng)用于各類固態(tài)電源中。但如果控制不當(dāng)，它很容易損壞。一般認(rèn)為損壞的主要原因有兩種：一是退出飽和區(qū)而進(jìn)入了放大區(qū)使得開關(guān)損耗增大；二是發(fā)生短路，產(chǎn)生很

12、大的瞬態(tài)電流，從而使損壞。的保護(hù)通常采用快速自保護(hù)的辦法即當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，關(guān)斷驅(qū)動電路，在驅(qū)動電路中實(shí)現(xiàn)退飽和保護(hù)；或者當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，快速地關(guān)斷。根據(jù)監(jiān)測對象的不同的短路保護(hù)可分為監(jiān)測法或監(jiān)測法二者原理基本相似都是利用集電極電流升高時(shí)或也會升高這一現(xiàn)象。當(dāng)或超過或時(shí)，就自動關(guān)斷的驅(qū)動電路。由于在發(fā)生故障時(shí)基本不變，而的變化較大并且當(dāng)退飽和發(fā)生時(shí)變化也小難以掌握因而在實(shí)踐中一般采用監(jiān)測技術(shù)來對進(jìn)行保護(hù)。本文研究的保護(hù)電路，是通過對導(dǎo)通時(shí)的管壓降進(jìn)行監(jiān)測來實(shí)現(xiàn)對的保護(hù)。采用本文介紹的短路保護(hù)電路可以實(shí)現(xiàn)快速保護(hù)，同時(shí)又可以節(jié)省檢測短路電流所需的霍爾電流傳感器，降低整個系統(tǒng)的成本。實(shí)踐證明，該電路有比

13、較大的實(shí)用價(jià)值，尤其是在低直流母線電壓的應(yīng)用場合，該電路有廣闊的應(yīng)用前景。該電路已經(jīng)成功地應(yīng)用在某型高頻逆變器中。 短路保護(hù)的工作原理圖()所示為工作在整流狀態(tài)的型橋式變換電路（此圖為正弦波正半波輸入下的等效電路，上半橋的兩只未畫出），圖()為下半橋兩只大功率器件的驅(qū)動信號和相關(guān)的器件波形?，F(xiàn)以正半波工作過程為例進(jìn)行分析（對于三相電路，在整流、逆變工作狀態(tài)或單相工作狀態(tài)下，電路的分析過程及結(jié)論基本類似）。在圖所示的電路中，在市電電源的正半周期，將.所示的高頻驅(qū)動信號加在下半橋兩只的柵極上，得到管壓降波形。其工作過程分析如下：在時(shí)刻，受驅(qū)動信號的作用,、導(dǎo)通（實(shí)際上是導(dǎo)通, 處于續(xù)流狀態(tài)），在的

14、作用下通過電感的電流增加，在管上形成如圖（）中所示的按指數(shù)規(guī)律上升的管壓降波形，該管壓降是通態(tài)電流在導(dǎo)通時(shí)的體電阻上產(chǎn)生的壓降；在時(shí)刻，、關(guān)斷，由于電感中有儲能，因此在電感的作用下，二極管、續(xù)流，形成圖（）中.的陰影部分所示的管壓降波形，以此類推。分析表明，為了能夠檢測到導(dǎo)通時(shí)的管壓降的值，應(yīng)該將在時(shí)刻導(dǎo)通時(shí)的管壓降保留，而將在時(shí)刻檢測到的的管壓降的值剔除，即將圖（）中.的陰影部分所示的管壓降波形剔除。由于的開關(guān)頻率比較高，而且存在較大的開關(guān)噪聲，因此在設(shè)計(jì)采樣電路時(shí)應(yīng)給予足夠的考慮。 圖2 IGBT短路保護(hù)電路原理圖 根據(jù)以上的分析可知，在正常情況下，導(dǎo)通時(shí)的管壓降()的值都比較低，通常都小

15、于器件手冊給出的數(shù)據(jù)()的額定值。但是，如果型橋式變換電路發(fā)生故障（如同一側(cè)橋臂上的上下兩只同時(shí)導(dǎo)通的 “直通”現(xiàn)象），則這時(shí)在下管的極兩端將會產(chǎn)生比正常值大很多的管電壓。若能將此故障時(shí)的管壓降值快速地檢測出來，就可以作為對進(jìn)行保護(hù)的依據(jù)，從而對實(shí)施有效的保護(hù)。 短路保護(hù)電路的設(shè)計(jì)由對圖所示電路的分析，可以得到短路保護(hù)電路的原理電路圖，如圖所示。在圖所示電路中及其外圍器件構(gòu)成選通邏輯電路，由及其外圍器件構(gòu)成濾波及放大電路，及其外圍器件構(gòu)成門限比較電路，及其外圍器件構(gòu)成保持電路。正常情況下，、的陰極所連接的、及的輸出均為高電平，的輸出狀態(tài)不會改變。假設(shè)由于某種原因，在給發(fā)驅(qū)動信號的時(shí)候，型橋式變

16、換電路的左半橋下管的管壓降異常升高（設(shè)電平值為“高”），即端電壓異常升高，則該高電平通過加在的陰極；同時(shí)，發(fā)給的高電平驅(qū)動信號也加在二極管的陰極。對來說，其反相輸入端為高電平，若該電平值大于同相輸入端的門檻電平值的話，則輸出為“低”。該“低”電平通過加在觸發(fā)器的輸入端，使其輸出端的輸出電平翻轉(zhuǎn)，向控制系統(tǒng)發(fā)出故障報(bào)警信號。如果是由于右半橋下管的管壓降異常升高而引起輸出為“低”，則該“低”電平通過加在觸發(fā)器的輸入端，使其輸出端的輸出電平翻轉(zhuǎn)，向控制系統(tǒng)發(fā)出故障報(bào)警信號。由和及其外圍器件構(gòu)成的濾波及放大電路將選通電路送來的描述管壓降的電壓信號進(jìn)行預(yù)處理后，送給由構(gòu)成的加法器進(jìn)行運(yùn)算處理。若加法器的

17、輸出電平大于由和確定的門檻電平，則會使觸發(fā)器的端的第三個輸入端為“低”，也向控制系統(tǒng)發(fā)出故障報(bào)警信號。改變由和確定的門檻電平，就可以靈活地改變這第三路報(bào)警信號所代表的物理意義，從而靈活地設(shè)計(jì)保護(hù)電路。圖中的端子、，分別接在、的集電極上，、分別接器件、的驅(qū)動信號。在電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該特別注意的是，、必須采用快速恢復(fù)二極管。 仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果當(dāng)圖所示的變換器工作在單相高頻整流模式下，應(yīng)用仿真軟件對圖所示的電路進(jìn)行仿真研究，可以得到如圖所示的結(jié)果。圖所示的仿真波形相當(dāng)于在圖電路中的第腳觀察到的信號波形。仿真結(jié)果表明，檢測電路可以快速、有效地將變換器的下管導(dǎo)通時(shí)的管壓降檢測出來。圖所示波形是實(shí)際電路工作時(shí)檢

18、測到的相關(guān)波形。圖中，通道顯示的是單相高頻整流電感電流的給定波形，通道顯示的是實(shí)際檢測到的圖電路中的第腳的工作波形。比較圖和圖可以得出，該檢測電路可以快速、有效地檢測出導(dǎo)通時(shí)的管壓降，從而對實(shí)施有效的保護(hù)。 圖所示為過流時(shí)實(shí)際檢測到的電感中流過的電流及保護(hù)電路動作的波形。電路實(shí)際運(yùn)行結(jié)果證明，本文介紹的短路保護(hù)電路可以有效地對實(shí)施保護(hù)，成本低，動作可靠。實(shí)踐證明，該電路有比較大的實(shí)用價(jià)值，尤其是在低直流母線電壓的應(yīng)用場合，該電路有廣闊的應(yīng)用前景。該電路已經(jīng)成功地應(yīng)用在某型高頻逆變器中。 高壓IGBT模塊2SD315AI-33的應(yīng)用研究 摘要：介紹了一種新型高性能高壓IGBT集成驅(qū)動模塊2SD3

19、15AI-33的管腳功能和工作原理，同時(shí)還給出了該模塊與同類產(chǎn)品相比的顯著性能特點(diǎn)，介紹了2SD315AI-33在“雙逆變器電機(jī)”能量互饋式交流傳動試驗(yàn)系統(tǒng)中的應(yīng)用方法，討論了在實(shí)際應(yīng)用中的注意事項(xiàng)。 關(guān)鍵詞：IGBT 驅(qū)動模塊 2SD315AI-33 逆變器 是瑞士公司專為高壓的可靠工作和安全運(yùn)行而設(shè)計(jì)的驅(qū)動模塊，它以專用芯片組為基礎(chǔ)，外加必需的其它元件組成。該模塊采用脈沖變壓器隔離方式，能同時(shí)驅(qū)動兩個 模塊，可提供的驅(qū)動電壓和的峰值電流，具有準(zhǔn)確可靠的驅(qū)動功能與靈活可調(diào)的過流保護(hù)功能，同時(shí)可對電源電壓進(jìn)行欠壓檢測，工作頻率可達(dá)兆赫茲以上；電氣隔離可達(dá)到。 簡介 外形及管腳功能圖所示為的外形

20、圖，該芯片共有個管腳。具體功能如下：，腳（）：信號電源；腳（）：通道狀態(tài)輸出；腳（）： 定義邏輯電平錯誤信號復(fù)位；腳（）：通道死區(qū)網(wǎng)絡(luò)；腳（）：；腳（）：通道死區(qū)網(wǎng)絡(luò)；腳（）：模式選擇；腳（）：通道狀態(tài)輸出；腳（）：；，腳（）：電源地；腳（）：驅(qū)動電源；腳（）：驅(qū)動電源地；腳（）：通道的狀態(tài)顯示端；腳（）：通道的集電極檢測端；腳（）： 通道的閾值電阻端；，腳（）：通道的發(fā)射極；腳（）： 通道的輸出側(cè)電源；，腳（）：通道的輸出側(cè)地；，腳（）：通道的柵極；，腳（）：未用；腳（）：通道的狀態(tài)顯示端；腳（）：通道的集電極檢測端；腳（）：通道的閾值電阻端；，腳（）：通道的發(fā)射極；腳（）：通道的輸出側(cè)電源

21、；，腳（）：通道的輸出側(cè)地；，腳（）：通道的柵極。 主要參數(shù)的極限參數(shù)如下供電電壓和：；邏輯信號輸入電平：；門極峰值電流：；內(nèi)部開關(guān)電源輸出功率：；輸入輸出隔離電壓：；工作溫度：；下面是的主要電參數(shù)輸入輸出延遲開通時(shí)間：；關(guān)斷時(shí)間()：；短路或欠壓保護(hù)阻斷時(shí)間：；輸出上升時(shí)間()：；輸出下降時(shí)間()：；最大電壓上升率：。工作原理及性能特點(diǎn) 工作原理 圖為的功能框圖。它主要由轉(zhuǎn)換電路、輸入處理電路、驅(qū)動輸出及邏輯保護(hù)電路組成。 轉(zhuǎn)換電路的功能是將輸入部分與工作部分進(jìn)行隔離。而其輸入處理電路由及其外圍電路組成。由于控制電路產(chǎn)生的信號不能直接通過脈沖變壓器，尤其是當(dāng)脈沖信號的頻率和占空比變化較大時(shí)，

22、尤為困難。就是專門為此而設(shè)計(jì)的，此專用集成芯片的功能主要是對輸入的信號進(jìn)行編碼，以使之可通過脈沖變壓器進(jìn)行傳輸。由于該器件內(nèi)部帶有施密特觸發(fā)器，因此對輸入端信號無特殊的邊沿陡度要求，并能提供準(zhǔn)靜態(tài)的狀態(tài)信號反饋。將其設(shè)計(jì)為集電極開路方式，可以適應(yīng)任何電平邏輯，并可直接產(chǎn)生死區(qū)時(shí)間。以上優(yōu)點(diǎn)使得接口既易用又靈活，從而省去了其它專用電路所必需的許多外圍器件。 驅(qū)動輸出及邏輯保護(hù)電路的核心芯片是。它將變壓器接口、過流短路保護(hù)、阻斷邏輯生成、反饋狀態(tài)記錄、供電監(jiān)視和輸出階段識別等功能都已集成在一起。每個用于一個通道，其具體功能是對脈沖變壓器傳來的信號進(jìn)行解碼，對信號進(jìn)行功率放大，對的短路、過流及電源的

23、欠壓檢測保護(hù)，并向反饋狀態(tài)，以產(chǎn)生短路保護(hù)的響應(yīng)時(shí)間和阻斷時(shí)間等。 性能特點(diǎn)與其它驅(qū)動器相比具有以下幾個顯著的特點(diǎn)：（）可靈活定義邏輯電平；（）可自由選擇工作模式；（）具有短路和過流保護(hù)功能；（）具有欠壓監(jiān)測功能；（）可動態(tài)設(shè)定短路保護(hù)閾值在實(shí)際中的應(yīng)用 應(yīng)用實(shí)例 筆者所在實(shí)驗(yàn)室中正在設(shè)計(jì)的“雙逆變器電機(jī)”能量互饋式交流傳動試驗(yàn)系統(tǒng)由于采用專為電力機(jī)車所設(shè)計(jì)的異步電機(jī)，故逆變器和變流器的主開關(guān)器件選用的是公司的高壓 模塊。該器件的電壓等級為，電流等級為。根據(jù)對驅(qū)動保護(hù)電路的要求以及驅(qū)動模塊的性能特點(diǎn)，筆者設(shè)計(jì)了的驅(qū)動保護(hù)電路，具體如圖所示。該電路由輸入保護(hù)、電源保護(hù)、上電復(fù)位、死區(qū)時(shí)間設(shè)定及與

24、的接口電路幾部分組成，該電路工作于半橋模式。以下分別予以介紹： 輸入保護(hù)：通常驅(qū)動板通過引線與控制電路相連，因此，應(yīng)對驅(qū)動電路的輸入和給予適當(dāng)?shù)乇Ｗo(hù)，以便在掉電或輸入信號呈高阻時(shí)，輸入端能夠通過電阻接地。電容的作用是抑制輸入端出現(xiàn)的短脈沖或有害的尖峰脈沖。該電路會產(chǎn)生大約的信號延遲。 電源保護(hù)：在一定的情況下，如果驅(qū)動器外部發(fā)生短路（如毀壞或短路），則驅(qū)動模塊內(nèi)部的變換器可能會導(dǎo)致電源線短路。故設(shè)計(jì)時(shí)在端增加了一個熔斷器，以保證在出現(xiàn)故障時(shí)電路板不致毀壞。圖中的穩(wěn)壓管用于過壓保護(hù)。上電復(fù)位：由于上電后的錯誤信息總是保存在驅(qū)動模塊的錯誤寄存器中，因此在驅(qū)動電路與控制電路分離的情況下，可通過圖連接

25、于的上電復(fù)位電路進(jìn)行復(fù)位。該電路同時(shí)還有欠壓保護(hù)功能。時(shí)，反向擊穿，導(dǎo)通，截止，為高電平，驅(qū)動器開通；而當(dāng)時(shí)，截止，導(dǎo)通，為低電平，驅(qū)動器關(guān)斷。另外，該復(fù)位電路還可保證在開啟電源后的一個較短時(shí)間內(nèi)使加于所有器件控制端上的電壓均為低，以保證所有器件均處于關(guān)斷狀態(tài)。與接口：當(dāng)開通時(shí)，驅(qū)動電流經(jīng)和二極管流向，即開通電阻 關(guān)閉時(shí)，由于二極管的單向?qū)щ娦裕?門極經(jīng)和放電即關(guān)斷電阻。這樣就使得開通的、和關(guān)斷的可以分別控制，從而改善了開關(guān)過程，減少了開關(guān)損耗。 設(shè)計(jì)中需要特別注意的問題 在任何時(shí)候都不能使過流檢測管腳直接接到的集電極，而需通過二極管連接。其反向承受的峰值電壓應(yīng)超過逆變器直流側(cè)電壓的，以防止高壓串入驅(qū)動電路。 在管腳和之間需串接一個電阻和發(fā)光二極管以指示通道的工作狀態(tài)，在正常情況下，發(fā)光二極管發(fā)光，而在發(fā)生短路和欠壓故障時(shí)，發(fā)光二極管熄滅。但由于制作工藝上的原因，管腳對于干擾極為敏感，因此，在設(shè)計(jì)中若要指示狀態(tài)，應(yīng)把發(fā)光二極管接在電