采用脈寬調(diào)制控制方式的逆變電路解析方案

PM100CSA120 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示，六只IGBT反并聯(lián)續(xù)流二極管連接成三相全橋電路。每一只IGBT都有相應(yīng)的隔離驅(qū)動電路，所以驅(qū)動信號需要隔離后再進(jìn)入模塊，并且要給上橋臂每一個驅(qū)動模塊提供單獨(dú)的隔離直流電源，下橋臂因共地可共用一個直流電源。每一驅(qū)動電路都有完善的保護(hù)電路以防止器件損壞。這些保護(hù)包括以下幾方面：

(1)控制電壓低閉鎖

IPM的內(nèi)部控制電路需要15V直流電源，當(dāng)這個電壓因某種原因低于某個電壓值(U1)或高于某個電壓值(Uh)時，驅(qū)動電路自動閉鎖，并且發(fā)出故障信號Fo以通知主控電路。

(2)溫度保護(hù)電路

IPM內(nèi)部有一個固定在底盤IGBT器件附近的溫度傳感器，當(dāng)模塊溫度超過一定值To時，驅(qū)動電路自動閉鎖直到模塊溫度降低到To以下為止，同時也發(fā)出故障信號Fo。

(3)過流保護(hù)

IPM可用電流傳感型IGBT對模塊進(jìn)行在線監(jiān)測，如果通過IPM的電流超過過電流門限值OC且持續(xù)時間達(dá)到toff(OC)時，保護(hù)電路將閉鎖門極驅(qū)動并產(chǎn)生故障信號。這段持續(xù)時間是為了避免通過IPM的瞬時類峰所造成的保護(hù)誤動。

(4)短路保護(hù)

如果發(fā)生短路，即電流超過短路電流門檻值SC時，保護(hù)將立即動作并發(fā)出信號。

以上保護(hù)電路可使功率器件因操作不當(dāng)或控制故障而損壞泊可能性大大降低，更重要的是提高了系統(tǒng)的可靠性。其IPM內(nèi)部最佳設(shè)計(jì)的驅(qū)動電路縮短了逆變裝置的開發(fā)周期，從而也進(jìn)一步提高了可靠性。

4 電路結(jié)構(gòu)

使用IPM和80C196MC可使整個電路簡潔明了。雖然IPM內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完善，但對于大功率逆變器仍然有必要提供合理的緩沖電路，以消除因線路電感而引起的過電壓和du/dt。如上所述，PWM控制信號必須隔離后再進(jìn)入IPM模式，并且需要給IPM內(nèi)部驅(qū)動保護(hù)電路提供隔離的15V電源。輸出經(jīng)變壓器后還要作濾波處理以獲得良好的正弦波形。直流輸入端的電壓傳感器和電流傳感器用于為控制提供保護(hù)信號;交流輸出端的電壓電流互感器所提供的反饋信號用于自動調(diào)整逆變器的輸出電壓和頻率，同時也可作為過載保護(hù)的依據(jù)。另外，載波頻率不能太低，因?yàn)轭l率較低時，口音污染比較嚴(yán)重，而且影響輸出波形;但是，載波頻率也不能太高，因?yàn)楦哳l的開關(guān)損耗較大，且較大的死區(qū)時間所占比例將使輸出電壓偏低。這就是80C196MC單片機(jī)片內(nèi)波形發(fā)生器在產(chǎn)生SPWM波時必須在每個載波周期內(nèi)中斷一次的原因，如果載波頻率過高，程序?qū)㈩l繁中斷而使程序無法正常運(yùn)行。所以最好選在10kHz～15kHz范圍內(nèi)。該結(jié)構(gòu)除了工頻變壓器的體積稍大外，其它均不需要太大空間。

5 結(jié)束語

利用80C196MC的片仙波形發(fā)生器WFG可大大簡化用于產(chǎn)生同步脈寬調(diào)制波形的控制軟件和外部硬件，特別適用于控制三相交流電機(jī)和需要多個PWM輸出的裝置。而智能功率模塊則將功率器件、驅(qū)動電路和保護(hù)邏輯電路集成于一體，并具有智能化保護(hù)功能，特別適合于電機(jī)控制和無源逆變器。實(shí)際證明，運(yùn)用這些高集成度的專用器件可有效地提高系統(tǒng)的可靠性，縮短開發(fā)周期?，F(xiàn)代微電子技術(shù)和電力電子技術(shù)日新月異，為集成度越來越高的微型計(jì)算機(jī)及外轉(zhuǎn)帳芯片新技術(shù)開發(fā)提供了良好的基礎(chǔ)，大大縮短了開發(fā)時間，提高了系統(tǒng)的可靠性。同樣的，大功率電力電子器件的飛速發(fā)展也提供了這一便利。IPM集電力電子和微電子技術(shù)于一身，是一種很在前景的電力電子器件。