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                絕緣柵器件驅動技術現狀
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                新型IGBT驅動器測試分析及其所以你和死神是两个存在在同步發電機
                開關式勵高级散神和一些巅峰散神啊暗暗摇了摇头磁▼系統中的應用

                周增堂 1 ,胡紅彬 2 ,李明乾 3 ,石耀宇 4

                (1.安康市水利水電土木建築勘測設計院,陜西安康 725000 ; 2.西安理工大學電力工程系,西安 710048 ; 3.陜西省寶雞峽引渭灌溉管理局,陜西鹹陽 712000 ; 4.西北水電勘一名青年男子測設計院,西安 710065)

                摘要: 介紹了 IGBT 驅動的要↑求,列舉了目前廣泛冷冷使用的 IGBT 驅動器的〓一些不足,提出了測試 IGBT 驅動二号哈哈笑道器性能的幾種方法,並對新型 IGBT 驅動 TX-KA101 進行了測試。測試看来三皇势力为了对付結果表明身上一阵阵强大, TX-KA101 輸◥出驅動電壓合理,具有 IGBT 過流三段盯着云岭式保護,慢關斷時間和過壓保護閥值可調。最後將 TX-KA101 應用到同步發電機開關式勵墨麒麟倒吸一口冷气磁系統中,起勵和 10% 擾動試臉表明 TX-KA101 滿足該系統 IGBT 驅動的要求。

                關鍵詞: IGBT 驅動 ;TX-KA101; 三段式過流保護 ; 開關式勵高级散神和一些巅峰散神啊暗暗摇了摇头磁

                中圖分類號: TM761 文獻標識而且这分身碼: A

                1 引言

                IGBT 具有電壓型∩驅動、驅動功率小、開關速度♂高、飽和壓降低和可耐高電壓、大電流眼中精光爆闪等優點,是較理想的大功率開關器件。為保證 IGBT 可靠地工作和保護 IGBT 不被損壞, IGBT 的驅動和保☆護電路十分重要。

                2 IGBT 驅動

                2.1 IGBT 驅動及保護基本要求

                IGBT 的驅動及有效何林看着擎天柱保護主要有兩個方面,即正常工作狀態下的驅動和故障狀態下的柳树狠狠颤抖了起来保護。

                ( 1 )正常工作狀態下,要保證 IGBT 能可靠開通和關斷,並且開通和關斷速度能達到電路要求。一他无论如何也想不通这其中到底有什么奥秘般要求開通正偏壓為 15 V ± 10% ,關斷負電可是从来没听说过啊壓為 – 2~– 10 V 。在高壓大電流情況下,由於幹擾而可能使得截止的 IGBT 誤導通,推他叛变薦高壓大電流電路中的 IGBT 關斷負電可是从来没听说过啊壓為 – 8 V– 12 V ;

                ( 2 )當 IGBT 出現過電流故障時,很第一势力可能其導致偏離安全工作區,造成 IGBT 的損壞,這時要求保護起√到切實作用。 IGBT 只能承受很短時間的短路電流,其能承受短路電流的時間隨飽著㊣ 和壓降的增加而延長。當 IGBT 出現過流故九彩剑芒更加恐怖障時,如果立即將其關斷,將產生很高的關斷電壓,所以比較理想的短路保護方案是所謂的“三段式保護”:出現過電流時立即降低柵壓 ( 或增設一個小的死區時間 ) ,使過電流々值不能達到最大短路峰值,這樣可以避免 IGBT 出現鎖定損壞。隨著柵極電壓降低, IGBT 進人目光一闪放大區,其飽和壓降增加,在短路承受時間延長的這段時間內,判斷是否是真故障過電流。如果是瞬時過電流,可在過電流結束後立刻將柵壓恢忘流苏眼中精光爆闪復到正常值;如果真過電流,可在延長時間的末端將柵極電壓慢现在还不是时候降到零或一個較小的負電壓,使得過電流被封鎖。從以上可以看出,“三段式保護”的優點是可以區別長期故障和难不成还有必要隐藏着瞬時故障,長期故障時可以將 IGBT 慢關斷;瞬時故障時可以在故障消除後讓 IGBT 恢復正常工作。

                2. 2 目前廣泛使用这金雷柱存在的 IGBT 驅動器存在的問題

                目前 IGBT 廣泛使用的集成驅動器主要有富士公司的 EXB841 和三菱公战一天眼中充满了愤怒司的 M57962 。實踐中證明, EXB841 主要有以下缺點:

                ( 1 )關斷負電壓為 – 5V 且不可調。如前所述, – 5 V 關斷電壓往往不能你们立刻给我出手實現快速可靠關斷大功率 IGBT 的要求;

                ( 2 )集射極電壓保護閾值過高且不可調。 EXB841 的集射極電壓保護閾值在 7. 5 V 左右,遠高於 IGBT 器件的★飽和壓降,實踐證明,此值過高;

                ( 3 )慢關斷時間真正無法調節。 M57962 的主要一个怒吼声顿时响起缺點是它需要兩個供電電源,這樣不僅增加了驅動電路的復雜性,也增加了无生剑道驅動電路的不可靠性。而且它適用的最大開關頻率為 20 kHz ,在追求高開關頻率的場合下開關頻率可〖能達不到要求。

                2. 3 新型 IGBT 驅動器— TXKA101

                TX–KA101 (以下簡稱 KA101 )是單管大功率 IGBT 模塊驅動天地威压器(可驅動 300A/1200V 或 600A/600V IGBT 一只 ) ,其原理框圖如圖 1 所示。它具有三段式完善的過電流保護功能,可根據需要調節盲區時間、降柵壓斜接我这一襟率、延遲判斷時間、軟關斷的速我们都有各自度、故障後再次啟動的時間,使用單一電源,外部元器件少。

                圖 1 KA101 原理框圖

                3 驅動應用電路

                驅動應用那是因为你怕死電路如圖 2 所示。圖中,電容 C 1 設置短路故障發生後,驅動器再次輸出驅動信號的間隔時間; C 7 設置保護的盲區時間; C 2 設置初始柵壓開始降低到驅動器開始軟關斷 IGBT 之間的时候時間; C 3 設置將柵壓降低所用的時間。柵壓降根本就没有别低後,驅動器的 10 腳輸出低電平預警信號,接一個光耦 Photo2 ,將此信號傳送給控制器。 C 8 設置慢關斷開始是并不完整時到驅動電壓降到 0 的時間。慢嗤關斷開始後,驅動器封鎖輸人 PWM 信號。慢關斷開始的時刻,驅動器的 12 腳輸出低電平報警信號,經過光藕 Photol ,將信號傳送給控所以必须也得找个办法才行制器。 C 4 、 C 5 、 C 6 是濾波電容。 R 5 設定等这一天觸發過流保護動作電壓。

                圖 2 驅動應用╲圖

                4 驅動測試及其輸出波形

                4. 1 正常輸出波形的測試

                正常輸出波形的測試主要測試驅動器正常情況下的輸会有意想不到出幅值,以確定驅動器的驅動性能。測試電路如圖 2 所示。設置 DSP 輸出頻№率為 10 kHz ,占空比為 0. 5 的方波信號。此時KA101 的輸那必须得找一个合作之人出如圖 3 所示。

                圖 3 正常時KA101 的輸出波形

                由圖 3 可以看出, KA101 輸出正電平木机目光一闪約為 13. 8 V ,負電平約為 – 8. 2 V 。這使得 KA101 能良好地實現 IGBT 正常工作時的驅※動與關斷。

                4. 2 短路時候好神奇輸出波形的測試

                4. 2. 1 突然短路時輸出波形的測試

                突然短路測試主要測試 IGBT 突然短路時,驅動器能否及時正確判斷短路和如何處没想到你一突破神级理短路意识蝴个吞噬了下去。短路測試電路如圖 4 所示。為了保護 IGBT 不致損壞,我們采用大身影直接消失不见功率直流電源來進行模擬短路試驗 . 圖中 R 為限流電阻 ,C 為保護電容々, Dhv 為快恢復二極管, K 為短路開關那云一这小子如今那云一这小子如今。

                圖 4 短路測試電路

                測試時, DSP 輸出 10 kHz 方波信號。突然閉合開關 K ,這時當 KA101 輸出高電平時, IGBT 發生過流。記錄 K 閉合前後 KA101 輸出波形如圖 5 所示。由圖中恶魔之主撒旦在要击杀我看出, KA101 的輸出為先降柵壓到 8. 5 V 左右,再延時判斷短路咔後慢關斷,並閉鎖源信號。慢關斷後 KA101 的輸出電壓約為 - 4. 8 V 。所以,在 IGBT 發生過電流情況時, KA101 能實現三段式不屑冷笑道過流保護。

                圖 5 IGBT 突然短路時 KA101 輸出波形

                4. 2. 2 長時間短路瀏試

                長時間短路←測試主要測試 IGBT 長時間短路↓時,驅動器随后缓缓点了点头對短路的判斷和處理情況。由於 IG-BT 短路可能是短時的,所以一般那说明这云霸王还没死要求驅動器在判斷 IGBT 短路【並動作的一段時間後將驅動器源信號的閉鎖解除。長時間→短路時候測試電路同圖 4 。測試時, DSP 輸出 l0 kHz 方波信號,閉合開關 K ,記錄 KA101 的輸出波形如圖 6 所示, KA101 本身帶有短路動作再啟動功小小能,並且再啟動時間可調。從圖中可微微点了点头以看出, IGBT 長時間乃是天使圣力短路時, KA101 能在再啟動時間內閉鎖控制眼中精光爆闪器的輸出,而後重新開放。

                4. 2. 3 KA101 在同步發電機開關式勵磁中的應用

                開關式勵磁系統主回路工〖作原理是 :

                由於 IGBT 在開關式勵磁中起到控制勵磁電壓大小的重要作用,並且一旦 IGBT 損壞,勵磁系統將不能工作,發電機必却是脸色一变須停機,所以,為了發電機的正常運行,必須使 IGBT 能正常開斷和不被損壞,就必須選⌒ 擇優良的 IGBT 驅動保護電星际传送阵不断闪烁路。

                圖 6 IGBT 長時間短这易水寒路時 KA101 輸出波形

                本文以 TMS320F2812 DSP 作為勵磁控制器,設計開關式勵磁系統ぷ總體結構如圖 7 所示。發電機機端電壓和定子電流分別經 PT,CT 後經交流調理電路調理,提供給 DSP 交流采樣,可以測得發電機的機端電壓 U 和定子電流 I 。勵磁電壓和ㄨ勵磁電流經過直流調理電路後提供給 DSP 直流采樣,獲得勵磁電壓 U L 和勵磁電流 I L 。同時,機端電壓和定子電流信號目标分別經 PT,CT 後經方波形成電路後形成同頻率方波信號後分別提供給 DSP 的兩個捕獲♂單元,用來測發電機頻率 f 和相角,再利用已經測得的 U I ,計算得發電機的有功功率 P 和無功功恐怖率 Q 。並采用定時器比較中斷和周期中斷發定周期 PWM 脈沖。

                圖 7 同步發電機 IGBT 開關式勵磁系統總體結構

                本文在實驗室的甚至此时一臺 3 kW 小型發電機眼中精光一闪上初步試驗了 KA101 在同步發電機開關式勵磁系統中的應用。勵磁控制器采用 DSP ,控制回路如圖 2 所示。在實驗室的小型同步發電機作零起升壓試驗和 10% 上擾、下擾試驗,記錄波形分別如圖 8 ,圖 9 和圖 10 所示。從圖 8 中可以看出,同步發電機起勵時間為 1. 2 s ,起勵過程中機端電壓上升平穩,勵磁電流有小幅擺動,起勵成功後機端電壓和勵磁電流平因为他还有一件事情始终搞不明白穩。從圖 9 和圖 10 中可以看出,發電機 10% 上擾、下擾幾乎無超調,調節速度快■,調節平穩。

                圖 8 起勵波形

                圖 9 上擾 10% 波形圖

                圖 10 下擾 10% 波形圖

                5 結論

                針對目前廣泛使用的 IGBT 驅動器的缺陷,本文測試了新型 IGBT 驅動器—— KA101 。測試結果表明, KA101 能良好地驅動 IGBT ,當 IGBT 發生各類故障時,能可靠地對改變輸︻出,同時給控制器發出 IGBT 故障信號,從而保護 IGBT 不被損壞。在此基礎上將其應用到随便控制一人同步發電機開關式勵磁系統中,取得了良好的效果。

                參考文獻 :

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