IGBT prenapon u industrijskim motornim pogonima
IGBT prenaponska zaštita
Što se tiče oštećenja imovine ili sigurnosnih razloga, IGBT zaštita za prenaponske uvjete ključ je pouzdanosti sustava. IGBT-ovi nisu sigurna komponenta. Ako ne uspiju, mogu uzrokovati eksplodiranje kondenzatora istosmjerne sabirnice i uzrokovati kvar čitavog vozača. Nadstrujna zaštita se obično postiže mjerenjem struje ili detekcijom desaturacije. Slika 2 prikazuje ove savjete.
Za mjerenje struje, i pretvarač pretvarača i fazni izlaz zahtijevaju mjerne uređaje kao što su šantski otpornici koji obrađuju pukotine i smetnje namota motora. Strujni krug brzog izvođenja u upravljačkom uređaju i / ili upravljačkom sustavu vrata mora na vrijeme isključiti IGBT kako bi se spriječilo izdržanje kratkog spoja. Najveća prednost ove metode je u tome što zahtijeva dva mjerna uređaja na svakoj pretvaračkoj jedinici i opremljena je svim relevantnim krugovima za kondicioniranje i izolaciju signala. To se može ublažiti jednostavnim dodavanjem otpornika na pozitivnu DC sabirnicu i negativnu DC sabirnicu. Međutim, u mnogim slučajevima, u arhitekturi upravljačkog programa postoje ili otpornici za skretanje ruke ili otpornici za fazno skretanje koji služe strujnoj kontrolnoj petlji i osiguravaju zaštitu od struje motora; Mogući su i za IGBT prekostrujnu zaštitu - pod uvjetom da je vrijeme odaziva signalizacije dovoljno brzo da zaštiti IGBT tijekom potrebnog vremena kratkog spoja.
Detekcija desaturacije koristi sam IGBT kao trenutni mjerni element. Diode u shemi osiguravaju da IGBT napon kolektora-odašiljača prati samo osjetni krug tijekom uključivanja; tijekom normalnog rada, napon kolektora-emiter je vrlo nizak (obično 1V do 4V). Međutim, ako dođe do kratkog spoja, struja IGBT kolektora se diže na razinu koja izvlači IGBT iz područja zasićenja i u linearno operativno područje. To uzrokuje nagli porast napona kolektora-emitera. Gore opisane normalne naponske razine mogu se koristiti za označavanje prisutnosti kratkog spoja, dok je razina praga desaturacijskog izlaza tipično u području 7V do 9V. Važno je da desaturacija također može značiti da je napon odašiljača prenizak i da IGBT nije u potpunosti preusmjeren na područje zasićenja. Budite oprezni pri izvođenju detekcije desaturacije kako biste spriječili lažno pokretanje. To se posebno može dogoditi tijekom prijelaza iz IGBT stanja u IGBT stanje kada IGBT nije u potpunosti ušao u zasićenje. Vrijeme praznog hoda je obično između signala uključivanja i vremena aktivacije detekcije desaturacije kako bi se izbjeglo lažno otkrivanje. Kondenzator za punjenje struje ili RC filtar se također obično dodaje kako bi se stvorila kratka vremenska konstanta u mehanizmu detekcije za filtriranje ostruga filtra uzrokovanog podizanjem buke. Prilikom odabira tih komponenti filtra potreban je kompromis između otpornosti na buku i izdržljivog IGBT vremena.
Nakon otkrivanja IGBT struje, daljnji izazov je isključiti IGBT na abnormalno visokoj razini struje. U normalnim radnim uvjetima, upravljački program vrata je dizajniran za isključivanje IGBT-a što je brže moguće kako bi se smanjili gubici pri uključivanju. To se postiže smanjenjem impedancije vozača i otpora pogonskog sklopa. Ako se za prenaponske uvjete primjenjuje ista brzina isključivanja vrata, kolektor / emiter di / dt bit će mnogo veći jer će struja značajno varirati u kraćem vremenskom razdoblju. Parazitska induktivnost kruga kolektora-odašiljača zbog zalutale induktivnosti vezanja žica i tragova PCB-a može uzrokovati da velika prenaponska razina trenutno dosegne IGBT (jer VLSTRAY = LSTRAY × di / dt). Zbog toga je važno osigurati put za isključivanje s visokom impedancijom kada se isključuje IGBT tijekom događaja desaturacije, što može smanjiti di / dt i sve potencijalno štetne razine prenapona.
Osim kratkih spojeva uzrokovanih kvarovima sustava, trenutni pretvarač pretvarača također se javlja u normalnim radnim uvjetima. U ovom trenutku, IGBT provođenje zahtijeva IGBT da se odvede u područje zasićenja gdje je gubitak kondukcije najniži. To obično znači da je napon odašiljača u stanju uključenosti veći od 12V. Za isključivanje IGBT-a potrebno je da se IGBT odvede u aktivnu graničnu regiju kako bi se uspješno blokirao povratni visoki napon preko IGBT-a na visokoj strani kada se uključi. U principu, to se može postići smanjivanjem IGBT napona do 0V. Međutim, treba uzeti u obzir nuspojave niskotarifnog tranzistora na polugi pretvarača kada se uključi.
Brza promjena napona na komutacijskom čvoru za vrijeme uključivanja uzrokuje da struja inducirana kapacitivnošću prolazi kroz IGBT parazitne kapacitivnosti Miller-a (CGC na slici 3). Ova struja teče kroz niski bočni upravljački program (ZDRIVER na slici 3) kako bi isključila impedanciju, stvarajući privremeni porast napona na nisko-bočnom IGBT izlazu, kao što je prikazano. Ako se napon podigne iznad IGBT praga napona VTH, to će uzrokovati kratko uključenje IGBT-a na niskoj strani, što će rezultirati prolaznim prolazom ruke pretvarača - jer su oba IGBT-a kratko uključena. To općenito ne uništava IGBT, ali može povećati potrošnju energije i utjecati na pouzdanost.
Općenito, postoje dva načina za rješavanje problema induktivnog provođenja pretvarača IGBT - pomoću bipolarnog napajanja ili dodatnog Miller stezaljke. Sposobnost prihvaćanja bipolarne opskrbe na izoliranoj strani upravljačkog programa vrata daje dodatnu marginu za inducirane prijelazne pojave napona. Na primjer, negativna tračnica od 7,5 V označava da je inducirani napon prijelaz veći od 8,5 V potreban da bi se osjetilo lažno provođenje. To je dovoljno da se spriječi zalutala provodljivost. Druga metoda je smanjiti impedanciju okretanja kruga upravljačkog sklopa vrata za vrijeme nakon završetka prijelaza za isključivanje. To se zove Miller-ov krug stezaljke. Kapacitivna struja sada teče kroz krug niže impedancije, što zauzvrat smanjuje veličinu prijelaznog napona. Korištenje asimetričnih otpornika kapija za uključivanje i isključivanje pruža dodatnu fleksibilnost za kontrolu brzine prebacivanja. Sve ove funkcije upravljačkog programa vrata pozitivno utječu na pouzdanost i učinkovitost cjelokupnog sustava.
Ako želite kupiti stroj za preradu hrane, obratite pozornost na motor procesora hrane.
