IPM簡化電路系統(tǒng) 單相逆變器設(shè)計應(yīng)用于其中

2、軟件

IPM有故障時FO輸出低電平，F(xiàn)O信號通過高速光耦送到控制器進行處理。處理器確認(rèn)后。利用中斷或軟件關(guān)斷IPM的PWM控制信號，從而達(dá)到保護目的。如在基于DSP控制的系統(tǒng)中，利用事件管理器中功率驅(qū)動保護引腳(PDPINT)中斷實現(xiàn)對IPM的保護。通常1個事件管理器嚴(yán)生的多路PWM可控制多個IPM工作.其中每個開關(guān)管均可輸出FO信號，每個開關(guān)管的FO信號通過與門，當(dāng)任一開關(guān)管有故障時輸出低電平，與門輸出低電平。將該引腳連至PDPINT，由于PDPINT為低電平時DSP中斷，所有的事件管理器輸出引腳均被硬件設(shè)置為高阻態(tài)，從而達(dá)到保護目的。

以上2種方案均利用IPM故障輸出信號封鎖IPM的控制信號通道，因而彌補了IPM自身保護的不足，有效地保護了器件。智能功率模塊(IPM)的緩沖電路設(shè)計

在IPM應(yīng)用中，由于高頻開關(guān)過程和功率回路寄生電感等疊加產(chǎn)生的di/dt、dv/dt和瞬時功耗會對器件產(chǎn)生較大的沖擊，易損壞器件，因此需設(shè)置緩沖電路(即吸收電路)，目的是改變器件的開關(guān)軌跡，控制各種瞬態(tài)過壓，降低器件開關(guān)損耗，保護器件安全運行。

圖4為常用的3種IPM緩沖電路。圖4(a)為單只無感電容器構(gòu)成的緩沖電路，對瞬變電壓有效且成本低，適用于小功率IPM。圖4(b)為RCD構(gòu)成的緩沖電路，適用于較大功率IPM.緩沖二極管D可箝住瞬變電壓，從而抑制由于母線寄生電感可能引起的寄生振蕩。其RC時間常數(shù)應(yīng)設(shè)計為開關(guān)周期的1/3，即r=T/3=1/3f。圖4(c)為P型RCD和N型RCD構(gòu)成的緩沖電路，適用于大功率IPM。功能類似于圖4(b)所示的緩沖電路，其回路電感更小。若同時配合使用圖4(a)所示的緩沖電路。還能減小緩沖二極管的應(yīng)力，緩沖效果更好。

在圖4(c)中，當(dāng)IGBT關(guān)斷時，負(fù)載電流經(jīng)緩沖二極管向緩沖電容器充電，同時集電極電流逐漸減少，由于電容器二端的電壓不能突變，所以有效地限制了IGBT集電極電壓上升率dv/dt。也避免了集電極電壓和集電極電流同時達(dá)到最大值。IGBT集電極母線電感、電路及其元件內(nèi)部的雜散電感在IGBT開通時儲存的能量，這時儲存在緩沖電容器中。當(dāng)IGBT開通時，集電極母線電感以及其他雜散電感又有效地限制了IGBT集電極電流上升率di/dt.同樣也避免了集電極電壓和集電極電流同時達(dá)到最大值。此時，緩沖電容器通過外接電阻器和IGBT開關(guān)放電，其儲存的開關(guān)能量也隨之在外接電阻器和電路、元件內(nèi)部的電阻器上耗散。如此，便將IGBT運行時產(chǎn)生的開關(guān)損耗轉(zhuǎn)移到緩沖電路，最后在相關(guān)電阻器上以熱的形式耗散，從而保護IGBT安全運行。

圖4(c)中的電阻值和電容值按經(jīng)驗數(shù)據(jù)選?。喝鏟M200DSA060的電容值為0.221xF~0.47xF，耐壓值是IGBT的1.1倍~1.5倍，電阻值為10—20，電阻功率按P=fCU2xlO-6計算，其中f為IGBT工作頻率，u為IGBT的工作峰值電壓。C為緩沖電路與電阻器串聯(lián)電容。二極管選用快恢復(fù)二極管。為了保證緩沖電路的可靠性，可以根據(jù)功率大小選擇封裝好的圖4所示的緩沖電路。

另外，由于母線電感、緩沖電路及其元件內(nèi)部的雜散電感對IPM尤其是大功率IPM有極大的影響，因此愈小愈好。要減小這些電感需從多方面人手：直流母線要盡量地短，緩沖電路要盡可能地靠近模塊，選用低電感的聚丙烯無極電容器、與IPM相匹配的快速緩沖二極管及無感泄放電阻器。

智能功率模塊(IPM)在單相全橋逆變器中的應(yīng)用

圖5所示的單相全橋逆變電路主要由逆變電路和控制電路組成。逆變電路包括逆變?nèi)珮蚝蜑V波電路，其中逆變?nèi)珮蛲瓿芍绷鞯浇涣鞯淖儞Q.濾波電路濾除諧波成分以獲得需要的交流電，控制電路完成對逆變橋中開關(guān)管的控制并實現(xiàn)部分保護功能。

圖中的逆變?nèi)珮蛴?個開關(guān)管和4個續(xù)流二極管組成，工作時開關(guān)管在高頻條件下通斷.開關(guān)瞬間開關(guān)管電壓和電流變大，損耗大，結(jié)溫升高，加上功率回路寄生電感、振蕩及噪聲等。極易導(dǎo)致開關(guān)管瞬間損壞，以往常用分立元件設(shè)計開關(guān)管的保護電路和驅(qū)動電路，導(dǎo)致電路龐大且不可靠。

本文采用一對PM200DSA060雙單元IPM模塊分別代替圖中Vl、D1、V2、D2組合和V3、D3、v4、D4組合構(gòu)成全橋逆變電路，利用DSP對IPM