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IGBT功率放大电路保护方法的应用

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作者:边钢 王衡 胡金喜 李嵬时间:2013-06-26来源:电子产品世界收藏

  驱动信号检测模块包含三个模块:计数,锁存和控制,如图2所示。其中,计数模块统计驱动信号的高电平的时标频率信号个数,并输出锁存清零信号,锁存模块将数据锁存,控制模块判断驱动信号高电平内的时标频率信号的个数是否超过预置门限值。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/146840.htm

  过热检测

  的损耗功率随着开关频率的增高而增大,大功率运行时,损耗功率易急剧增加发热,由于的结温不超过125℃,基于的功率开关电路不能长期工作在结温点上限,否则,IGBT将过热损毁,因此,设计出温度检测电路,实现对IGBT的结温检测,从而达到保护目的。

  设计过热时,首先选择一个适当的工作温度值,作为外部控制系统的报警与保护动作门限值,电路设计可以采用类似过流检测电路的模式,适用比较电路实现;再者,选用表面贴装式温度测量模块安装在IGBT模块的散热器表面,温度传感器监测输出IGBT的工作温度。

  这样,当温度超过预设的报警温度临界点,能够及时采样温度信号,并使得过热响应输出。

  另外,对于采用水循环散热的IGBT功率放大电路,设置冷却水流量监测,实时检测功放单元工作时冷却水的流量,监测流量是否超过IGBT工作时适宜的温度值需要的流量限定值;当冷却水的流量低于设定下限,过热检测电路输出过热保护信号。

  以上两种过热检测电路在实际运行时,过热报警触发输出的信号与直流电源开关的IGBT的驱动板的驱动信号产生逻辑关联,闭锁IGBT驱动器的驱动信号输出,进而切断功率放大器的IGBT直流电源的供电,从而保护功率开关电路的IGBT器件。

  仿真与实验

  针对前文设计的驱动信号脉冲宽度检测电路,通过仿真进行功能验证,仿真结果如图3所示,当驱动信号(signal)脉冲过窄时,检测模块输出高电平(signal_error)信号,意味着驱动信号的高电平信号脉宽小于预先设定的脉宽门限值上限,输出高电平报警。  

 

  实验验证

  为了进一步验证本文所设计的保护电路的有效性,在IGBT功率放大器上进行了实际测试。图4与图5举例过流保护动作后的实验波形,图中曲线分别为功率放大器输出电压波形、输出电流波形。

  观察分析曲线的结果,得出结论:当IGBT在不同工作参数运行期间,一旦发生过流信号被保护电路检测,IGBT驱动板封锁驱动信号输出,IGBT被关闭,通过IGBT功率放大电路的电压和电流在极短时间内降为零值,IGBT得到保护。

  结语

  本文介绍了基于IGBT功率放大器的三种保护方式:一个IGBT直流供电过流检测电路,一个基于CPLD的驱动信号脉冲宽度检测逻辑电路,一个针对IGBT结温设计检测的电路;并且对设计保护电路进行了举例仿真和实验举例,验证了保护电路的功能。

  参考文献:
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  [7] 钱金川,朱守敏.电力电子器件IGBT的应用与保护[J].电焊机,2008,38,(3):41- 47
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  [9] 张加胜,平朝春.基于单片机死区时间调制的PWM控制方法研究[J].电力电子技术,2008,(2)
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关键词: IGBT 保护电路 201307

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