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    > IGBT驅動 > 文章正文

    使用SCALE-2 IGBT驅動器控制多電平拓撲的方法

    介紹
    本應用指南描述SCALE™-2 IGBT驅動器控制多電平變換器在發生故障時的處理方法。多電平變換器使用串聯IGBT,進而升高變換器輸出電壓及電流的幅值送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元,并降低其總諧波失真率。多電平變換器的基礎拓撲要求使用特定的開通和關斷時序,以確保IGBT的集電極-發射極電壓不會超出安全范圍。通常,半橋的外管IGBT應始終先關斷(圖1中的S1和S4)。如果出現故障,需要執行常規的關斷時序(先關外管,后關內管),或用另外的關斷時序并結合其他方法送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元,以限制IGBT的集電極-發射極電壓和關斷能量送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元。
    使用SCALE-2驅動器的推薦方法
    使用帶高級有源鉗位(AAC)的SCALE-2驅動器時送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元,在檢測到IGBT有故障的情況下(如短路),不需要使用特定的關斷時序。只要IGBT驅動器檢測到故障狀況送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元,它就會立即(或有相應的延遲/1/)關斷相應的IGBT模塊(不管該IGBT模塊在變換器拓撲中處于何種位置),并且故障信號會在短時間/1/內傳送到用戶接口。如果隨后采用錯誤的關斷時序送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元,AAC即可安全地限定相應IGBT的最大Vce電壓。當檢測到驅動器故障時,主控制器只需要對所有IGBT施加統一的關斷脈沖,即可避免IGBT和驅動器出現熱過載。下面的一些測試,足以證實高級有源鉗位技術的有效性。
    已完成的測試
    下面的研究采用F3L200R07PE4 650V/200A三電平NPC1 IGBT模塊和2SC0108T2D0-07 SCALE-2驅動器(拓撲如圖1所示)。請參考/2/以了解詳細信息。TVS的擊穿電壓的典型值設為479V (1mA/25°C),以支持870V的最大直流母線電壓Vdc(每個半直流母線電壓均設為相同值以便于測量)。將考慮兩種不同的短路情況。
    三電平NPC拓撲
    圖 1 三電平NPC拓撲
    橋臂中點(MP)與中性點(0)之間的短路
    在圖1的拓撲中,在橋臂中點MP與中性點0之間設置一短路路徑。圖2的測量中所采用的最大直流母線電壓Vdc為870V送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元。
    最初送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元,所有的開關都處于關斷狀態(a)。然后導通IGBT S3 (b),則半直流母線電壓435V會施加于IGBT S4 (Vce4),此時無短路電流流過。當S4導通時(c),短路電流Ic4流經S3和S4,一直增大送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元,直到IGBT S3先退飽和,稍后是S4退飽和。特定的關斷時序將要求先關斷S4,再關斷S3。但在這里S3會先關斷(d)送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元。如果不采取保護措施,短路電流會換流到圖1中的D1和D2,從而導致約870V的全直流母線電壓施加到S3 (Vce3)送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元,而這遠遠超出了IGBT最大耐壓能力送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元。圖2清楚表明,在關斷S3的整個關斷過程中(d),電壓Vce3被鉗在最大值500V。當短路電流完全關斷時,半直流母線電壓435V施加到IGBT S3 (e)送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元。
    在MP與0之間出現短路時的“錯誤”關斷時序
    圖 2 在MP與0之間出現短路時的“錯誤”關斷時序
    橋臂中點(MP)與直流母線正端(P)之間的短路
    在圖1的拓撲中,在橋臂中點MP與直流母線正端(P)之間設置短路路徑。圖3的測量中所采用的直流母線電壓Vdc為550V送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元。最初送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元,所有的開關都處于關斷狀態(a)。然后導通IGBT S3 (b)。短路電流IL開始從P流到MP、S3和D6。一半的直流母線電壓Vdc被施加到IGBT S4 (Vce4)送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元。在約1μs后送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元,S4導通(c)。短路電流快速從D6換流到S4(Ic4增大)送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元。當IGBTS3退飽和時,它的電流會大幅減送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元。▓D3中未顯示),從而產生Vce3電壓尖峰。因為短路電流IL為電感性(短路路徑存在最小電感)送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元,其將保持相對穩定送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元,在整個(d)、(e)和(f)階段送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元,流經二極管D1和D2的電流在數值上等于IL–Ic4,也即IL-Ic4正通過D1和D2續流。因此,全直流母線電壓Vdc被施加到MP與N之間送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元。在此期間送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元,AAC可將電壓Vce3安全地鉗在500V左右(Vce3會在S3退飽和后立即升高,但不會超過IGBT RBSOA)送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元。直流母線電壓Vdc與Vce3之間的差值(約等于550V-500V=50V)施加到MP、S3、S4和N之間的雜散電感上送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元,因為S4仍處于飽和狀態送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元,這會導致Ic4進一步增大送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元,但增大速率較低(d)。
    當S4退飽和時(e)送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元,電流Ic4停止增大送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元。特定的關斷時序會要求先關斷S4。但在這里S3會先關斷(f)。這種影響幾乎察覺不到送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元,如圖3所示。原因非常簡單:AAC已經限定Vce3電壓,它無法進一步升高。驅動器會嘗試降低S3的門極-發射極電壓,但AAC功能阻止了這一行為。然后,關斷IGBT S4 (g),Ic4迅速降至零送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元。對應的Vce4電壓由S4的AAC進行安全限定。初始短路電流IL然后會完全通過D1和D2續流送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元,并逐漸減小為零送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元,部分波形如圖3所示(g)。
    在MP與P之間出現短路時的“錯誤”關斷時序
    圖 3 在MP與P之間出現短路時的“錯誤”關斷時序
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