Pretok IGBT v industrijskih motornih pogonih
Nadtokovna zaščita IGBT
Z vidika poškodb lastnine ali varnostnih razlogov je zaščita IGBT za prevelike tokovne pogoje ključ do zanesljivosti sistema. IGBT-ji niso varna komponenta. Če ne uspejo, lahko povzročijo, da kondenzator avtobusov DC eksplodira in povzroči okvaro celotnega voznika. Nadtokovno zaščito se običajno doseže z merjenjem toka ali detekcijo desaturacije. Slika 2 prikazuje te nasvete.
Za meritve toka, tako ročica pretvornika kot fazni izhod zahtevata merilne naprave, kot so uporni upori, ki obravnavajo napake streljanja in motnje navitja motorja. Izklopno vezje za hitro izvedbo v krmilniku in / ali gonilniku vrat mora pravočasno izklopiti IGBT, da se prepreči kratkostičen čas. Največja prednost te metode je, da zahteva dve merilni napravi na vsaki inverterski roki in je opremljena z vsemi ustreznimi kondicionirnimi in izolacijskimi vezji. To je mogoče ublažiti s preprosto dodajanje upornika proti pozitivnemu DC vodilu in negativni DC vodilu. Vendar pa v mnogih primerih obstajajo bodisi upori upora roke v arhitekturi voznika bodisi fazni uporni upori, ki služijo tokovni krmilni zanki in zagotavljajo nadtokovno zaščito motorja; možne so tudi za zaščito pred pretokom IGBT - pod pogojem, da je odzivni čas priprave signala dovolj hiter, da se zaščiti IGBT med zahtevanim časom kratkega stika.
Zaznavanje desaturacije uporablja sam IGBT kot trenutni merilni element. Diode v shemi zagotavljajo, da se napetost kolektorja-oddajnika IGBT spremlja samo z občutnim krogom med vklopom; med normalnim delovanjem je napetost oddajnika kolektorja zelo nizka (običajno od 1V do 4V). Vendar, če pride do kratkega stika, se kolektorski tok IGBT dvigne na raven, ki poganja IGBT iz območja nasičenja in v linearno območje delovanja. To povzroča hitro naraščanje napetosti kolektorja. Zgoraj opisane normalne napetostne stopnje se lahko uporabijo za označevanje prisotnosti kratkega stika, medtem ko je raven praga desaturacijskega izstopa tipično v območju 7V do 9V. Pomembno je, da desaturacija lahko pomeni tudi, da je napetost oddajnika previsoka in da IGBT ni v celoti usmerjen na območje nasičenja. Bodite previdni pri izvedbi uvajanja zaznavanja desaturacije, da preprečite lažno proženje. To se lahko zlasti pojavi med prehodom iz stanja IGBT off v stanje IGBT, ko IGBT ni v celoti zasičen. Čas praznjenja je običajno med vklopnim signalom in časom aktivacije zaznavanja desaturacije, da se izognemo lažnim odkrivanjem. Tokovni polnilni kondenzator ali RC filter je prav tako običajno dodan, da ustvari kratko časovno konstanto v mehanizmu zaznavanja, da filtrira ostanke filtra, ki jih povzroča hrup. Pri izbiri teh komponent filtra je potrebna kompromis med odpornostjo proti hrupu in odpornim časom kratkega stika IGBT.
Po odkritju prekomernega toka IGBT je dodaten izziv izklopiti IGBT na nenormalno visoki ravni toka. V normalnih pogojih delovanja je gonilnik vrat zasnovan tako, da čim hitreje izklopi IGBT, da se zmanjšajo izgube preklopa. To se doseže z nižjo impedanco voznika in upornim uporom. Če se za prekoračitvene pogoje uporabi ista stopnja izklopa vrat, bo kolektor / oddajnik di / dt veliko večji, ker se bo tok v krajšem časovnem obdobju močno razlikoval. Parazitska induktivnost kolektorsko-oddajnega tokokroga zaradi nenamerne induktivnosti vezave žice in sledi PCB lahko povzroči, da se velika prenapetostna raven nemudoma doseže IGBT (ker VLSTRAY = LSTRAY × di / dt). Zato je pomembno, da se pri izklopu IGBT med desaturacijskim dogodkom zagotovi pot zavijanja z visoko impedanco, ki lahko zmanjša di / dt in vse potencialno škodljive prenapetostne nivoje.
Poleg kratkih stikov, ki jih povzročijo okvare sistema, se v običajnih delovnih pogojih pojavi tudi pretočni pretok pretvornika. V tem času prevajanje IGBT zahteva, da se IGBT pripelje do območja nasičenja, kjer je izguba prevodnosti najnižja. To ponavadi pomeni, da je napetost oddajnika v stanju vklopa večja od 12V. Izklop IGBT zahteva, da se IGBT prenese v aktivno območje za izklop, da se uspešno blokira povratna visoka napetost na visokotemperaturni IGBT, ko je vklopljena. Načeloma se to lahko doseže z znižanjem napetosti vmesnika IGBT do 0V. Vendar je treba upoštevati stranske učinke nizkega tranzistorja na ročici pretvornika, ko je vklopljen.
Hitra sprememba napetosti na stikalnem vozlišču med vklopom povzroči, da kapacitivni inducirani tok teče skozi nizko končni IGBT parazitski kapacitivnost vrat Miller (CGC na sliki 3). Ta tok teče skozi gonilnik nizke strani (ZDRIVER na sliki 3), da izklopi impedanco, kar povzroči prehodno povečanje napetosti na oddajniku nizkih IGBT vrat, kot je prikazano. Če se napetost dvigne nad IGBT prag napetosti VTH, bo to povzročilo kratek vklop IGBT nizke strani, kar bo imelo za posledico prehodni prehod inverterske roke - ker sta oba IGBT-ja na kratko vključena. To na splošno ne uniči IGBT, lahko pa poveča porabo energije in vpliva na zanesljivost.
Na splošno obstajata dva načina za reševanje problema induktivnega prevoda pretvornika IGBT - z bipolarnim napajanjem ali dodatnim Miller objemkom. Zmožnost sprejemanja bipolarne oskrbe na izolirani strani gonilnika vrat zagotavlja dodatno rezervo za prehodne pojave inducirane napetosti. Na primer, negativna tirnica –7,5 V pomeni, da je inducirana prehodna napetost, večja od 8,5 V, potrebna za občutek lažnega prevajanja. To je dovolj, da preprečite potapljanje. Druga metoda je zmanjšanje impedance izklopa vezja gonilnika vrat za določen čas po zaključku prehoda za izklop. To se imenuje Millerjev kleščni krog. Kapacitivni tok sedaj teče skozi spodnje vezje impedance, kar zmanjšuje velikost prehodne napetosti. Uporaba asimetričnih uporov vrat za vklop in izklop zagotavlja dodatno fleksibilnost pri nadzoru preklopne hitrosti. Vse te funkcije gonilnikov vrat imajo pozitiven vpliv na zanesljivost in učinkovitost celotnega sistema.
Če želite kupiti stroj za predelavo hrane, bodite pozorni na motor procesorja.
