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GBT组成的三电平工作模态

在电容设计时,需要考虑出现:相负载不平衡的情况,根据以上推理可以得到在有两相负载同时满载另外一相空载的情况和三相负载同时满载的情况下,直流母线电压的变化率跟随时间变化的关系。

 

逆变器的滤波电路用来滤除输出电压和开关的纹波,提高输出电能质量。在一个PWM开关周期中,当电路工作在模态a与模态b时,滤波电感的电流规定为正,那么当电路工作在模态g和模态h中的一个开关周期中,在计算一个开关周期内电感电流的纹波时,由于开关频率较高,没个开关周期时间较短,忽略了输出电压的变化,在一个开关周期中是一个恒定的值,同时忽略滤波电路中电感电容的存在所造成的输出电压与输出电流的相位差,则输出电压为w。

表1:主电路的参数

电路额定参数名称 数值
支撑电容 9400uF/800V
滤波电感 0.5mH
滤波电容 100uF

由于逆阻型IGBT承受反压的特性,普通IGBT的驱动保护电路不可以直接用做逆阻型IGBT的驱动保护电路,需要在原有保护电路的基础上做一些改动,以适应RB-IGBT的工作特性。

 

当普通IGBT的集电极-发射极电压Vce过电压时,箝位电路会箝位住Vce电压。正常情况下,IGBT的关断过程不会影响IGBT正常工作;故障的条件下,IGBT关断时会产生非常高的电压尖峰,会损坏IGBT。有源箝位能够可靠的抑制过压。

 

有源箝位技术的功能是,在IGBT的集电极-发射极电压超过了设定的阀值电压时,驱动器立即将IGBT线性的开通,从而使得IGBT的集电极-发射极之间的电压得到有效的抑制,此时,IGBT工作在线性区。基本的有源箝位电路是将IGBT的集电极电位通过瞬态电压抑制二极管(TVS)反馈到IGBT门极的单反馈回路。驱动内核可将反馈信号送进驱动器的副方管脚ACL(有源箝位端子),ACL管脚电阻右侧A点电压超过了1.3V,驱动器内部的MOSFET就会被逐步关断,以降低TVS中的损耗,提高有源位的效率;当A点的电压达到20V(COM)时,MOSFET将会被完全关断。二极管D4是为了避免电流从IGBT门极流入集电极的必需元件,需要大于35V的耐压能力的肖特基二极管。

 

应用于T型三电平逆变电路的RB-IGBT,电路工作状态决定其集电极-发射极两侧的电压将根据开关状态而改变极性。在集电极检测电压使用单相TVS二极管D1时,当相应的IGBT的Vce承受正向压降,对应的驱动器的TVS可以阻断来自驱动器的电压,保护电路正常工作;但是,当IGBT的Vce两端承受反向的压降时,驱动器的TVS二极管D1开始导通,整个集电极电位将会施加在低压二极管D4的阳极,此电压约为直流母线电压的一半,将导致IGBT驱动器及相关IGBT损坏,所以不能使用单相TVS和低电压的二极管D4x。

 

由于仅使用一个双向的TVS(D2),当-LL/2施加于RB-IGBT的集电极时,A点将会产生危险的高压。这会导致二极管D1和D2以及20(1电阻过载,最终导致整个驱动器过载。龙8国际,龙8国际娱乐,www.long8.com为了防止出现这种高压,将原所有单向TVS二极管D1替换成双向TVS,此外,这些TVS还需再串联一个单向的TVS二极管D8。TVS网络的不对称击穿电压可以确保当集电极出现负压时,A点产生的电压处在安全范围内,而当集电极为正向压降时,有源箝位可以正常工作。

 

IGBT的短路保护通常指的是,在负载发生短路时,短路回路中的电流急速上升,当电流上升到近4倍的额定电流值时,IGBT发生退饱和现象。此时IGBT所承受的电压较大,IGBT会产生非常大的损耗。在短路回路中电流上升的过程中,由于米勒电容的影响,IGBT的栅极-发射极电压会随着短路电流的上升而增大,其增大的趋势较小,在实际应用中检测较困难;当IGBT发生退饱和现象时,IGBT的集电极-发射极端电压可以从几伏上升到几百伏,变化非常明显。因此,实际应用中根据IGBT集电极-发射极间的电压来判断IGBT是否发生短路,进而对IGBT进行保护。

 

Rvce为检测IGBT集电极端电压的电阻网络,该网络能够在IGBT导通状态下测量Vce电压。电阻Rvce可限制从集电极流向驱动器检测输入端电流。2SC0435T驱动器的短路保护电路的工作原理是:(1)在IGBT关断状态下,驱动器内部的mosfet将检测管脚连接到COM(门级驱动器的负电位),电容C2预充电/放电至负电源电压;(2)在IGBT处于正常导通状态下,驱动器内部的nwsfet关断,随着Vco降低,C2从COM电位充电至IGBT的饱和电压。C2上的电压始终与由Rref决定的参考电压进行比较。(3)在IGBT处于导通状态,且发生短路时,随着IGBT退饱和进入放大区,电容C2上的电压升高,当C2的电压高于参考电压时,驱动器里面比较器反向,驱动器将此视为故障状况,立即关断IGBT。