變頻器的內(nèi)部控制電路_四_IGBT的驅(qū)動電路_圖文

1、電氣時(shí)代年第期系列講座產(chǎn)品與技術(shù)PRODUCT & TECHNOLOGY變頻器的內(nèi)部控制電路（四）的驅(qū)動電路文張燕賓的主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)（）擊穿電壓是在截止?fàn)顟B(tài)下集電極與發(fā)射極之間能夠承受的最大電壓，如圖所示。（）漏電流在截止?fàn)顟B(tài)下的集電極電流，如圖所示。（）集電極額定電流是在飽和導(dǎo)通狀態(tài)下，允許持續(xù)通過的最大電流，如圖所示。（）集電極發(fā)射極飽和電壓是在飽和導(dǎo)通狀態(tài)下，集電極與發(fā)射極之間的電壓降，如圖所示。（）柵極驅(qū)動電壓是柵極與發(fā)射極之間施加的電壓。在變頻器中，當(dāng)飽和導(dǎo)通時(shí)，；而當(dāng)截止時(shí)，。（）開通時(shí)間與關(guān)斷時(shí)間電流從上升到所需要的時(shí)間，稱為開通時(shí)間，用表示；電流從下降到所需要

2、的時(shí)間，稱為關(guān)斷時(shí)間，用表示，如圖所示。變頻器運(yùn)行過程中影響關(guān)斷時(shí)間的因素變頻器能否安全運(yùn)行的一個(gè)很重要的方面，是同一橋臂的兩個(gè)管在交替導(dǎo)通過程中會不會直通。就是說，在上橋臂的截止指令與下橋臂的導(dǎo)通指令之間所留的死區(qū)是否足夠。其中最關(guān)鍵的因素，是管的關(guān)斷時(shí)間。在變頻器的運(yùn)行過程中，影響關(guān)斷時(shí)間的主要因素有以下幾點(diǎn)。（）環(huán)境溫度環(huán)境溫度高，關(guān)斷時(shí)間將延長，如圖所示。（）集電極電流集電極電流越大，關(guān)斷時(shí)間也越長，如圖所示。這兩個(gè)因素是同時(shí)作用于管的。所以，當(dāng)環(huán)境溫度偏高時(shí)，如能適當(dāng)?shù)販p小集電極電流，即變頻器降額使用，是允許的。對驅(qū)動電路的要求在變頻器里，管是作為開關(guān)器件來應(yīng)用的。所謂“開”，是指管

3、處于飽和導(dǎo)通的狀態(tài)；所謂“關(guān)”，是指管處于截止的狀態(tài)。管對驅(qū)動電壓的要求（）正向驅(qū)動電壓大，可減小管的飽和壓降，縮短開通時(shí)間。但太大了，會增加開通時(shí)的浪涌電流，減小過電流的承受能力。通常，取。（）反向偏置電壓雖然當(dāng)時(shí)，也能截止，但在關(guān)斷過程中，間很大的電壓變化率容易通過、間的結(jié)電容反饋到極，造成誤導(dǎo)通。為了防止這種誤導(dǎo)通，關(guān)斷時(shí)在、間施加反向偏置電壓。絕對值大，可縮短關(guān)斷時(shí)間，減小關(guān)（）截止?fàn)顟B(tài)（）飽和導(dǎo)通狀態(tài)（）開、關(guān)時(shí)間圖的主要參數(shù)（）（） （）環(huán)境溫度的影響（）輸出電流的影響圖逆變管直通的原因年第期電氣時(shí)代系列講座產(chǎn)品與技術(shù)PRODUCT & TECHNOLOGY斷損耗，減小誤導(dǎo)

4、通的可能性。但太大了又會增加關(guān)斷時(shí)的浪涌電流。通常，取。基本的驅(qū)動電路示例基本的驅(qū)動電路如圖所示，說明如下。當(dāng)?shù)玫介_通信號時(shí)，點(diǎn)為高電位，導(dǎo)通而截止，的、間得到正向驅(qū)動電壓，飽和導(dǎo)通，如圖所示。當(dāng)?shù)玫疥P(guān)斷信號時(shí)，點(diǎn)為低電位，截止而導(dǎo)通，的、間得到反向偏置電壓，截止，如圖所示。、間的穩(wěn)壓管和是保護(hù)用的，使不超過允許范圍。對的要求柵極電阻的選擇十分重要，這是因?yàn)樵诠艿臇艠O和發(fā)射極之間，存在著結(jié)電容。的充、放電過程將影響管的工作，分析如下。（）飽和導(dǎo)通時(shí)的狀態(tài)如上述，在飽和導(dǎo)通時(shí)，、間施加了的驅(qū)動電壓，這時(shí)，將充電，如圖所示。當(dāng)飽和導(dǎo)通時(shí)，、間的飽和壓降為（）由飽和轉(zhuǎn)為截止當(dāng)管由飽和轉(zhuǎn)為截止時(shí)，、間

5、施加了的反向電壓，這時(shí)，將通過柵極電阻放電，如圖所示。柵極電阻的大小將直接影響的關(guān)斷時(shí)間。大放電慢長。小放電快短。關(guān)斷時(shí)，、間的電壓接近于直流電壓（）的影響一方面，大，將延長的開通和關(guān)斷時(shí)間，增大逆變橋在交替導(dǎo)通時(shí)的死區(qū)，減小變頻器的輸出電壓。另一方面，太小，關(guān)斷太快，則管、間的集射電壓迅速從上升到，電壓上升率很大，又將通過集電極和柵極之間的結(jié)電容產(chǎn)生反饋電流，對管的關(guān)斷起阻礙作用，甚至發(fā)生誤導(dǎo)通，如圖所示。所以，柵極電阻的大小必須嚴(yán)格按照說明書選用。的集成驅(qū)動模塊系列的驅(qū)動模塊（）驅(qū)動模塊的框圖如圖所示。工作電源施加于腳和腳之間：腳接，腳接。在腳和腳之間，又有一個(gè)由和穩(wěn)壓管構(gòu)成的穩(wěn)壓電路，穩(wěn)

6、壓值為，與腳相接，并與的極相接。腳與由和組成的推挽電路的中間點(diǎn)相接，并接到的極。腳和的極相接，用于進(jìn)行電流保護(hù)?？刂菩盘枏模ǎǎ┠_輸入。當(dāng)（）（）間有輸入信號時(shí)，經(jīng)放大后的點(diǎn)為高電位，使導(dǎo)通，截止，腳的工作電壓經(jīng)到腳，并輸出到的極，如虛線所示，使極電位為。因?yàn)闃O已經(jīng)和號腳的相接，所以，飽和導(dǎo)通。當(dāng)（）（）間的輸入信號為時(shí)，點(diǎn)變成低電位，使截止，導(dǎo)通，腳經(jīng)（）驅(qū)動電路（）驅(qū)動電壓圖基本驅(qū)動電路示例飽和導(dǎo)通截止（）飽和導(dǎo)通的情形（）的影響（）太小的后果圖柵極電阻的作用（）模塊框圖（）輸出電壓圖系列驅(qū)動模塊來自過電流保護(hù)放大（）（）飽和導(dǎo)通截止電氣時(shí)代年第期系列講座產(chǎn)品與技術(shù)PRODUCT &am

7、p; TECHNOLOGY與電源的相接，如虛線所示。對于來說，極為，極為，。的、間所得到的電壓如圖所示。（）驅(qū)動模塊的放大驅(qū)動模塊需要放大的原因說明如下：管是電壓控制器件，、間的輸入阻抗很大，吸收信號源的電流很小，所消耗的驅(qū)動功率也很小。但如前述，在、間存在著結(jié)電容，也要吸收電流。容量越大的管，也越大，所吸收的電流的大小具體計(jì)算如下。假設(shè)某較大管的，載波頻率等于，則的容抗為因?yàn)闁艠O上的驅(qū)動電壓是高頻脈沖電壓，如圖所示，其有效值設(shè)為，則所吸收的電流為而驅(qū)動模塊的輸出電流常不足（有的只有），所以，大容量變頻器的管的驅(qū)動模塊是需要進(jìn)行放大的，圖中，在驅(qū)動模塊的后面，又接入了由和組成的推挽電路，進(jìn)行功

8、率放大。（）驅(qū)動模塊的過電流保護(hù)當(dāng)電路發(fā)生過電流或短路故障時(shí)，如果通過電流檢測后和基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，再由輸出保護(hù)信號，將為時(shí)太晚。因此，過電流和短路保護(hù)必須由驅(qū)動電路迅速地直接進(jìn)行。如圖所示，正常情況下，的飽和壓降只有左右，二極管是導(dǎo)通的。短路時(shí)，的、間的電壓降將迅速上升至，腳電位上升。這時(shí)運(yùn)算放大器的采樣電壓將大于基準(zhǔn)電壓，點(diǎn)由高電位變成低電位。經(jīng)整理電路整理后：一方面，將點(diǎn)的電位轉(zhuǎn)換成低電位，使管迅速截止；另一方面，使腳電位下降，通過光耦合器把相關(guān)信號告訴，使故障繼電器動作，并顯示故障代碼。系列的驅(qū)動模塊驅(qū)動模塊用于驅(qū)動逆變電路上半橋的管，其框圖如圖所示。腳和腳接受從傳輸過來的脈沖信號。當(dāng)輸

9、入信號為“”時(shí)，、點(diǎn)都是高電位，導(dǎo)通而截止，使點(diǎn)也是高電位，導(dǎo)通，的控制極得到電位（由和分壓而得），飽和導(dǎo)通。當(dāng)輸入信號為時(shí)，、點(diǎn)都是低電位，截止而導(dǎo)通，使點(diǎn)也是低電位，導(dǎo)通，的控制極得到由和分壓后的電位，截止。系列的驅(qū)動模塊驅(qū)動模塊是和配套使用的，用于控制下半橋，控制框圖如圖所示。其工作原理和相同，這里不再贅述。其過電流保護(hù)過程說明如下。過電流或短路時(shí)，的和管壓降從小于上升到，使點(diǎn)的電位升高，并通過腳反饋到驅(qū)動模塊內(nèi)部的保護(hù)電路。該保護(hù)電路將做兩件事情。一方面，降低點(diǎn)的電位，使和相繼截止，從而封鎖管。另一方面，使點(diǎn)的轉(zhuǎn)為高電位，使和相繼導(dǎo)通，點(diǎn)變成低電位，傳輸給，進(jìn)行保護(hù)。驅(qū)動模塊的檢查輸出

10、電壓的檢查基本方法是用一個(gè)模擬信號源，向驅(qū)動模塊提圖驅(qū)動模塊的放大過電流保護(hù)來自放大圖驅(qū)動模塊的短路保護(hù)來自整理電路過電流或短路圖驅(qū)動模塊框圖接口電路年第期電氣時(shí)代系列講座產(chǎn)品與技術(shù)PRODUCT & TECHNOLOGY供的信號電流，如圖所示。圖中，用一個(gè)的穩(wěn)壓電源，串聯(lián)了一個(gè)的電阻，以得到的信號電流。轉(zhuǎn)換開關(guān)控制是否有信號輸入。在模塊的輸出端腳和腳之間，接入電壓表，以觀察其輸出電壓是否符合要求。當(dāng)閉合時(shí)，驅(qū)動模塊輸入的信號電流，電壓表上的讀數(shù)應(yīng)為；斷開，信號電流消失，電壓表上的讀數(shù)應(yīng)為。帶負(fù)載能力的檢查如上述，因?yàn)?、間的結(jié)電容要吸收電流，圖驅(qū)動模塊框圖恒壓電路接口電路保護(hù)電路 圖驅(qū)動模塊的檢查穩(wěn)壓電源放大過電流保護(hù)圖驅(qū)動模塊帶載能力的檢查過電流保護(hù)放大所以，驅(qū)動模塊是需要有一定的帶負(fù)載能力的。但在測定驅(qū)動模塊的帶載能力時(shí)，用戶常難以得到