絕緣柵雙極晶體管 (IGBT) 需要全面保護(hù)，以避免因短路、過(guò)載和過(guò)壓等條件造成損壞和故障。在電機(jī)驅(qū)動(dòng)、太陽(yáng)能和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)等應(yīng)用中，保護(hù)是確保電源轉(zhuǎn)換器安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。為了檢測(cè)過(guò)流和過(guò)載情況，可以在輸出相位和直流總線(xiàn)上使用具有快速響應(yīng)或快速故障反饋的隔離放大器。

簡(jiǎn)介

圖 1a 顯示了交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中電源轉(zhuǎn)換器的典型框圖。它由一個(gè)逆變器組成，該逆變器將直流母線(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換為可變頻率的交流電源以驅(qū)動(dòng)電機(jī)。IGBT 是構(gòu)成逆變器核心的昂貴功率開(kāi)關(guān)。這些功率器件必須在高頻下工作并且必須能夠承受高電壓。

隔離放大器 (iso-amp)，例如圖 1b 中所示的 ACPL-C79A1，與分流電阻器配合使用，即使在存在高開(kāi)關(guān)噪聲的情況下，也能在電源轉(zhuǎn)換器中提供準(zhǔn)確的電流測(cè)量。當(dāng)與電阻分壓器一起使用時(shí)，iso-amp 用作精密電壓傳感器來(lái)監(jiān)控直流總線(xiàn)電壓。來(lái)自iso-amps的電流和電壓信息由微控制器收集，微控制器使用數(shù)據(jù)計(jì)算反饋值和輸出信號(hào)，以在電源轉(zhuǎn)換器中提供有效的控制和故障管理。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)中的功率轉(zhuǎn)換器框圖。

故障保護(hù)要求

在逆變器中，IGBT 是最昂貴的組件，因此提供盡可能多的保護(hù)以保護(hù)它們免受損壞是有意義的。Avago iso-amps 提供故障條件的快速檢測(cè)，微控制器執(zhí)行的算法可以防止故障條件導(dǎo)致 IGBT 發(fā)生故障。此外，iso-amp 中的光學(xué)隔離可防止故障條件使微控制器過(guò)載并導(dǎo)致其發(fā)生故障。然而，IGBT 保護(hù)必須具有成本效益——市場(chǎng)繼續(xù)要求以不顯著影響電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總成本的成本為故障條件提供足夠的 IGBT 保護(hù)。為了滿(mǎn)足這一需求，IGBT 柵極驅(qū)動(dòng)器（例如 ACPL-332J1) 和具有保護(hù)功能的電流傳感器已被引入，除了它們的驅(qū)動(dòng)和傳感功能外，還可以執(zhí)行基本的故障檢測(cè)。這些產(chǎn)品提供了一種具有成本效益的方案來(lái)實(shí)施 IGBT 保護(hù)，并且無(wú)需單獨(dú)的檢測(cè)和反饋組件。有關(guān)與 Avago 柵極驅(qū)動(dòng)器集成的保護(hù)功能以及如何在 IGBT 保護(hù)應(yīng)用中使用這些功能的詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱參考文獻(xiàn) [2、3]。本文的其余部分將重點(diǎn)介紹可以使用表 1 中列出的電流/電壓傳感器實(shí)現(xiàn)的一些故障保護(hù)功能。

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