IGBT свръхток в промишлени двигатели
IGBT защита от свръхток
По отношение на имуществените щети или съображения за безопасност, IGBT защитата за свръхток. Е ключът към надеждността на системата. IGBT не са безопасен компонент. Ако те се провалят, те могат да предизвикат експлодиране на кондензатора на DC шината и да причинят неизправност на целия драйвер. Защитата от свръхток по принцип се постига чрез измерване на ток или откриване на десатурация. Фигура 2 показва тези съвети.
За измерване на ток, както ръката на инвертора, така и фазовият изход изискват измервателни устройства, като например плъзгащи резистори, за да се справят с повреди по стрелби и намотки на двигателя. Бързото завъртане на веригата за управление в контролера и / или задвижването на порта трябва да изключи IGBT навреме, за да се предотврати издръжливостта на късо съединение. Най-голямото предимство на този метод е, че той изисква две измервателни устройства на всяко инверторно рамо и е снабден с всички съответни сигнални и изолационни вериги. Това може да бъде облекчено чрез просто добавяне на плъзгащ резистор към положителната DC шина и отрицателната DC шина. Обаче, в много случаи, съществуват или резистори на шунтиране на ръката в архитектурата на водача или резистори за фазови шунт, които служат на текущия контролен контур и осигуряват защита срещу свръхток на двигателя; те са възможни и при IGBT защита от свръхток, при условие че времето за реакция на сигнала е достатъчно бързо, за да се защити IGBT по време на необходимото време за издържане на късо съединение.
Откриването на десатурация използва самия IGBT като токов измервателен елемент. Диодите в схемата гарантират, че напрежението на колектор-емитер IGBT се следи само от сензорната верига по време на включване; по време на нормална работа напрежението на колектор-емитер е много ниско (обикновено от 1V до 4V). Въпреки това, ако настъпи късо съединение, IGBT колекторният ток се издига до ниво, което извежда IGBT от зоната на насищане и в линейния работен регион. Това води до бързо нарастване на напрежението на колекторния емитер. Описаните по-горе нормални нива на напрежение могат да се използват, за да се посочи наличието на късо съединение, докато прагът на прага за десатурация обикновено е в областта 7V до 9V. Важно е да се отбележи, че десатурацията може да означава също, че напрежението на емитер на входа е твърде ниско и IGBT не е напълно насочен към областта на насищане. Бъдете внимателни, когато извършвате разгръщане за откриване на десатурация, за да предотвратите фалшиво задействане. Това може да се случи особено по време на прехода от IGBT изключено състояние към IGBT състояние, когато IGBT не е достигнал напълно насищане. Времето за затваряне обикновено е между сигнала за включване и времето за активиране за откриване на десатурацията, за да се избегнат фалшиви откривания. Също така обикновено се добавя кондензатор или RC филтър за източник на ток, за да се създаде кратка времева константа в механизма за откриване за филтриране на разклоненията на филтъра, причинени от шума. При избора на тези компоненти на филтъра е необходим компромис между устойчивостта на шум и издържаното време на IGBT късо съединение.
След откриването на IGBT свръхток, допълнително предизвикателство е да се изключи IGBT при необичайно високо текущо ниво. При нормални работни условия, задвижването на порта е проектирано да изключи IGBT колкото е възможно по-бързо, за да минимизира загубите при превключване. Това се постига чрез по-нисък импеданс на водача и съпротивление на задвижването на портата. Ако същата скорост на затваряне на вратата се прилага за условия на свръхток, колекторът / емитерът di / dt ще бъде много по-голям, защото токът ще варира значително в по-кратък период от време. Паразитната индуктивност на колекторно-емитерната верига, дължаща се на отклоняващата се индуктивност на свързването на проводниците и следите на ПХБ, може да предизвика голямо пренапрежение, което да достигне до IGBT (защото VLSTRAY = LSTRAY × di / dt). Следователно, важно е да се осигури път на изключване при висок импеданс при изключване на IGBT по време на събитие на десатурация, което може да намали di / dt и всички потенциално вредни нива на пренапрежение.
В допълнение към късите съединения, причинени от повреди в системата, мигновен инвертор преминава през нормални работни условия. По това време, провеждането на IGBT изисква IGBT да бъде задвижван до зоната на насищане, където загубата на проводимост е най-ниска. Това обикновено означава, че напрежението на портата-емитер в включено състояние е по-голямо от 12V. Изключването на IGBT изисква IGBT да бъде задвижван до активната област на прекъсване, за да блокира успешно обратното високо напрежение в IGBT от високата страна, когато е включено. По принцип това може да се постигне чрез понижаване на напрежението на IGBT-емитер до 0V. Трябва да се има предвид обаче страничните ефекти на нискочестотния транзистор върху рамото на инвертора, когато той е включен.
Бърза промяна в напрежението в комутационния възел по време на включване причинява индуциран от капацитивния ток да тече през нискочестотния IGBT паразитен капацитет на Miller (CGC на фигура 3). Този ток преминава през драйвера за ниско разположена порта (ZDRIVER на Фигура 3), за да изключи импеданса, създавайки преходно увеличение на напрежението при нискочестотния IGBT емитер, както е показано. Ако напрежението се повиши над праговото напрежение VTH на IGBT, това ще доведе до кратко включване на IGBT с ниска страна, което ще доведе до преминаване през преходното рамо на инвертора - защото и двата IGBT са за кратко включени. Това обикновено не унищожава IGBT, но може да увеличи консумацията на енергия и да повлияе на надеждността.
Като цяло, има два начина за решаване на проблема с индуктивната проводимост на инвертора IGBT - като се използва биполярно захранване или допълнителна скоба на Милър. Възможността за приемане на биполярно захранване на изолираната страна на портата осигурява допълнителен марж за преходни процеси с индуцирано напрежение. Например, 7,5 V отрицателна релса показва, че индуцираното напрежение преходно, по-голямо от 8.5V, е необходимо за усещане на фалшива проводимост. Това е достатъчно, за да се предотврати бездомната проводимост. Друг метод е да се намали импедансът на изключване на веригата на драйверите на портата за период от време след завършване на прехода при изключване. Това се нарича клемна верига на Милър. Сега капацитивният ток преминава през веригата с по-нисък импеданс, което от своя страна намалява величината на преходното напрежение. Използването на асиметрични резистори на врати за включване и изключване осигурява допълнителна гъвкавост за управление на скоростта на превключване. Всички тези функции на драйверите на врата имат положително въздействие върху надеждността и ефективността на цялата система.
Ако искате да закупите машина за преработка на хранителни продукти, моля, обърнете внимание на двигателя на хранителния процесор.
