Protecția la supracurent IGBT
Indiferent de deteriorarea proprietății sau de considerente de siguranță, protecția IGBT pentru condițiile de supracurent este cheia pentru fiabilitatea sistemului. IGBT-urile nu sunt o componentă sigură. Dacă acestea nu reușesc, pot provoca explozia condensatorului din magistrala DC și cauza defectarea întregului driver. Protecția la supracurent se realizează în mod obișnuit prin măsurarea curentului sau prin detectarea desaturației. Figura 2 prezintă aceste sfaturi.
Pentru măsurarea curentului, atât brațul invertor cât și ieșirea de fază necesită dispozitive de măsurare, cum ar fi rezistențele de derivație, pentru a gestiona defecțiunile de tragere și defectele de înfășurare a motorului. Execuția rapidă a circuitului de declanșare în controler și / sau conducătorul de poartă trebuie să oprească IGBT-ul în timp util pentru a preveni timpul de rezistență la scurtcircuit. Cel mai mare beneficiu al acestei metode este că necesită două dispozitive de măsurare pe fiecare braț invertor și este echipat cu toate circuitele relevante de condiționare a semnalului și de izolare. Acest lucru poate fi atenuat prin simpla adăugare a unui rezistor de derivație la linia de autobuz DC pozitivă și la linia de autobuz DC negativă. Cu toate acestea, în multe cazuri, există fie rezistențe de șuntare a brațului în arhitectura șoferului, fie rezistențe de șuntare de fază pentru a servi bucla curentă de comandă și a asigura o protecție la supracurent a motorului; acestea sunt, de asemenea, posibile pentru protecția la supracurent IGBT - cu condiția ca timpul de răspuns al condiționării semnalului să fie suficient de rapid pentru a proteja IGBT-ul în timpul necesar pentru rezistența la scurtcircuit.
Detectarea desaturației utilizează IGBT ca element de măsurare curent. Diodele din schemă asigură faptul că tensiunea colectorului-emițător IGBT este monitorizată numai de către circuitul sens în timpul pornirii; în timpul funcționării normale, tensiunea colector-emițător este foarte scăzută (de obicei 1V până la 4V). Cu toate acestea, dacă apare un eveniment de scurtcircuit, curentul colectorului IGBT se ridică la un nivel care conduce IGBT din regiunea de saturație și în regiunea de operare liniară. Acest lucru face ca tensiunea colector-emițător să crească rapid. Nivelurile de tensiune normale de mai sus pot fi folosite pentru a indica prezența unui scurtcircuit, în timp ce pragul de declanșare a desaturației este de obicei în regiunea 7V până la 9V. Este important faptul că desaturarea poate însemna de asemenea că tensiunea emițătorului de poartă este prea mică și IGBT nu este complet condus în regiunea de saturație. Trebuie avut grijă când efectuați depistarea desaturației pentru a preveni declanșarea falsă. Acest lucru se poate întâmpla în special în timpul trecerii de la starea off IGBT la starea IGBT în starea în care IGBT nu a intrat complet în saturație. Timpul de oprire este, de obicei, între semnalul de pornire și timpul de activare a detectării desaturației pentru a evita detectarea falsă. Un condensator de încărcare a sursei de curent sau un filtru RC este, de asemenea, adăugat în mod tipic pentru a crea o constantă de timp în mecanismul de detectare pentru a filtra filtrele de filtrare cauzate de preluarea zgomotului. Când selectați aceste componente ale filtrului, este necesar un compromis între imunitatea la zgomot și timpul de rezistență la scurtcircuit IGBT.
În general, există două modalități de a rezolva problema de conducere inductivă a invertorului IGBT - utilizând o sursă de alimentare bipolară sau o clemă suplimentară Miller. Abilitatea de a accepta o alimentare bipolară în partea izolată a conducătorului de poartă oferă o marjă suplimentară pentru tranzitorii de tensiune induse. De exemplu, o șină negativă de -7,5 V indică faptul că o tensiune indusă tranzitorie mai mare de 8,5 V este necesară pentru a detecta conducerea falsă. Acest lucru este de ajuns pentru a preveni conducerea neafectată. O altă metodă este de a reduce impedanța de oprire a circuitului șoferului de poartă pentru o perioadă de timp după terminarea tranziției de oprire. Aceasta se numește circuitul clemei Miller. Curentul capacitiv curge acum prin circuitul inferior de impedanță, care la rândul său reduce magnitudinea tranzitorii de tensiune. Utilizarea rezistențelor porți asimetrice pentru pornire și oprire oferă o flexibilitate suplimentară pentru comutarea vitezei de control. Toate aceste funcții ale driverului de poartă au un impact pozitiv asupra fiabilității și eficienței sistemului global.
