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IPM在电力机车大功率开关电源中的应用研究

作者:时间:2010-12-24来源:网络收藏

摘要:智能功率模块IPM在电力电子领域的应用越来越广泛。在此详细描述了IPM的结构和外型,着重阐明了IPM中的自我保护机制,以便于蝙程实现。同时,结合在研项目“电力机车模块化分布式大功率开关直流稳压”的设计与开发,分析了IPM作为大功率高频逆变器应用时的相关注意事项,给出了具体设计的电路图和选型资料。通过实际现场调试,现场保护灵敏度高,运行稳定可靠。
关键词:IPM;保护机制;IGBT;逆变器

随着电子技术的发展,功率半导体技术已经成为现代电力电子技术的核心。以绝缘栅双极型晶体管(IGBT)为代表的功率器件,在众多工业控制领域得到越来越广泛的应用。IGBT作为一种典型的双极性MOS复合型功率器件,集MOSFET与GTR(大功率晶体管)的优点于一身,既具有输入阻抗高,开关速度快,热稳定性好和驱动电路简单的长处,又具有通态电压低,耐压高和承受电流大的优点。IPM(intelligent power
module)作为一种智能功率模块,它以IGBT为基础,内部集成了逻辑、控制、检测和保护电路,与普通IGBT相比,在系统性能和可靠性上均有很大的提高,同时由于IPM通态损耗和开关损耗都比较低,使散热器的尺寸减小,故整个系统的体积减小了很多,适应了功率器件的发展方向,从而应用领域越来越广。

1 IPM的基本结构
1.1 IPM结构形式
IPM是由高速低功耗的IGBT芯片和优先的门级驱动及保护电路构成,如图1所示。根据内部功率电路配置的不同,IPM分为H型、D型、C型和R型4种。图中,H型内部封装1个IGBT,D型内部封装2个IGBT,C型内部封装6个IGBT,R型内部封装7个IGBT。

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1.2 IPM的内部机制
IPM内部设有栅极驱动控制电路、故障检测电路和各种保护电路,采用带有电流传感器的IGBT芯片,用以监测IGBT的主电流。而内部故障保护电路主要用以检测过流、过热和欠压等故障。图2为IPM功能框图。

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关键词: DSP 电源

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