IGBT overstrøm beskyttelse
Uanset ejendomsskader eller sikkerhedsmæssige overvejelser er IGBT-beskyttelse for overstrømsforhold nøglen til systemets pålidelighed. IGBT'er er ikke en fejlfrit komponent. Hvis de fejler, kan de medføre, at DC-buskondensatoren eksploderer og forårsager funktionsfejl fra hele driveren. Overstrømsbeskyttelse opnås typisk ved løbende måling eller desatureringsdetektering. Figur 2 viser disse tips.
Til nuværende måling kræver både inverterarm og faseudgang måleudstyr som shunt modstande til at håndtere skydefejl og motorviklingsfejl. Den hurtige udførelse af rejsekredsløbet i styreenheden og / eller portdriveren skal slukke for IGBT i tide for at forhindre, at kortslutningen modstår tid. Den største fordel ved denne metode er, at den kræver to måleapparater på hver inverterarm og er udstyret med alle relevante signalkonditionerings- og isoleringskredsløb. Dette kan lindres ved blot at tilføje en shunt modstand til den positive DC bus linje og den negative DC bus linje. Imidlertid er der i mange tilfælde enten arm shunt modstande i driver arkitekturen eller fase shunt modstande for at betjene den nuværende styring loop og give motor overstrøm beskyttelse; de er også mulige for IGBT overstrømsbeskyttelse - forudsat at signalkonditioneringsrespons tid er hurtig nok til at beskytte IGBT under den nødvendige kortslutningsmodstandstid.
Desatureringsdetekningen bruger IGBT'en som et aktuelt måleelement. Dioderne i skematikken sikrer, at IGBT-kollektor-emitterspændingen kun overvåges af følerkredsløbet under tilkobling; Under normal drift er kollektor-emitterspændingen meget lav (typisk 1V til 4V). Men hvis en kortslutningsbegivenhed opstår, stiger IGBT-kollektorstrømmen til et niveau, der driver IGBT'en ud af mætningsområdet og ind i det lineære driftsområde. Dette medfører, at kollektor-emitterspændingen stiger hurtigt. Ovennævnte normale spændingsniveauer kan anvendes til at indikere tilstedeværelsen af en kortslutning, mens tærskelniveauet for desatureringst trip er typisk i 7V til 9V-regionen. Vigtigt, desaturation kan også betyde, at gate-emitter spændingen er for lav, og IGBT er ikke fuldt drevet til mætningsområdet. Der skal udvises forsigtighed ved udførelse af desatureringsdetektering for at forhindre falsk udløsning. Dette kan især ske under overgangen fra IGBT-tilstand til IGBT på tilstand, når IGBT ikke er fuldt indtastet. Blændingstiden er normalt mellem tændingssignalet og desatureringsdetekteringsaktiveringstiden for at undgå falsk detektion. En strømkondensator eller RC-filter er også typisk tilføjet for at skabe en kort tidskonstant i detektionsmekanismen for at filtrere filtersporerne forårsaget af støjopsamling. Ved valg af disse filterkomponenter kræves der en afvejning mellem støjimmuniteten og IGBT-kortslutningsmodstandstiden.
Generelt er der to måder at løse det inductive conduction problem af inverteren IGBT - ved hjælp af en bipolar strømforsyning eller en ekstra Miller klemme. Evnen til at acceptere en bipolar forsyning på den isolerede side af portdriveren giver yderligere margin for inducerede spændingstransienter. For eksempel indikerer en -7,5 V negativ skinne, at en induceret spænding forbigående større end 8,5 V er nødvendig for at mærke falsk ledning. Dette er nok til at forhindre svigtledning. En anden metode er at reducere svingimpedansen af portdriverens kredsløb i en periode efter afslutningen af afslutningen. Dette kaldes Miller clamp kredsløb. Den kapacitive strøm strømmer nu gennem det nedre impedanskredsløb, hvilket igen reducerer størrelsen af spændingsforløbet. Anvendelsen af asymmetriske gate modstande til tilkobling og afbrydelse giver ekstra fleksibilitet til at skifte frekvensstyring. Alle disse portdriverfunktioner har en positiv indvirkning på pålideligheden og effektiviteten af det samlede system.
