30kVA逆變電源中IGBT的驅(qū)動與保護

（1）集中過電流保護

圖6分散過電流保護電路原理圖

圖5所示為集中過電流保護的原理圖

電流檢測點放在直流側(cè)，檢測元件采用日本HINODE公司的直測式霍爾效應(yīng)電流傳感器HAP8－200/4，用以檢測直流側(cè)電壓的瞬時值。HAP8－200/4需要±15V的供電電源，額定電流為±200A，飽和電流在450A以上，額定輸出電壓為±4V，di/dt響應(yīng)時間在10μs以下。在正常情況下，集中過電流保護電路的輸出OC為高電平，一旦直流母線電流超過設(shè)定的閾值，比較器LM311的輸出狀態(tài)將由高電平變?yōu)榈碗娖?，?jīng)過R2，C2的延遲，OC將由高電平變?yōu)榈碗娖?，這個低電平的信號將使封鎖電路動作，封鎖逆變橋所有IGBT的驅(qū)動信號。R2C2組成的延遲電路是為防止封鎖電路誤動作而采取的抗干擾措施。

（2）分散過電流保護

圖6所示為分散過電流保護的原理圖。我們知道，當(dāng)柵極驅(qū)動電壓不變時，IGBT的飽和壓降UCE（sat），將隨著集電極電流Ic的增大而增大，通過查閱三菱1200VIGBT的產(chǎn)品手冊可知，UCE（sat）與Ic的關(guān)系可由如下經(jīng)驗公式表示出來：其中Iced為IGBT的額定電流。

因此通過監(jiān)測UCE（sat），就可以判斷IGBT是否過流。在圖6中，M57962L通過快恢復(fù)二級管VD1及穩(wěn)壓管VZ來監(jiān)測UCE（sat），當(dāng)M57962L輸入側(cè)光耦導(dǎo)通后，并且當(dāng)UAE=UCE（sat）＋UVD1＋UVZ超過閾值UAE＊后，將開始軟關(guān)斷，M57962L的輸出電壓將從正柵壓逐漸下降到負柵壓。經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)，當(dāng)VEE=10V，VCC=15V時，閾值UAE＊=9.5V，并且當(dāng)VEE不變時，VCC每增加1V，UAE＊也將加1V?？梢钥闯觯淖兎€(wěn)壓管VZ的穩(wěn)壓值可以改變分散過流閾值。在實際裝置中，VCC=15V，VEE=10V，VD為ERA34－10，其管壓降為0.5V，UVZ=5V，這樣分散過流保護的電流閾值為3倍的額定電流。

3.4過熱保護

IGBT過熱的原因可能是驅(qū)動波形不好或電流過大或開關(guān)頻率太高，也可能由于散熱狀況不良。可以利用溫度傳感器檢測IGBT的散熱器溫度，當(dāng)超過允許溫度時使主電路停止工作。

4結(jié)語

本文介紹IGBT的驅(qū)動電路M57962L和逆變電源中IGBT的過壓，柵極過壓，過流、過熱保護措施，所介紹的驅(qū)動與保護技術(shù)及其實現(xiàn)電路，已成功地應(yīng)用于我們所研制的30kVA正弦波逆變電源裝置中，由于該電源具有良好的驅(qū)動和可靠的保護措施，即使在輸出直接短路的情況下，仍能保證IGBT不損壞，從而確保電源整機工作的可靠性。