Προστασία υπερφόρτωσης IGBT
Ανεξάρτητα από ζημίες ιδιοκτησίας ή λόγους ασφαλείας, η προστασία IGBT για συνθήκες υπερέντασης είναι το κλειδί για την αξιοπιστία του συστήματος. Τα IGBT δεν αποτελούν συστατικό ασφαλείας. Εάν αποτύχουν, μπορούν να προκαλέσουν εκρήξεις στον πυκνωτή διαύλου DC και να προκαλέσουν δυσλειτουργία ολόκληρου του προγράμματος οδήγησης. Η προστασία υπερέντασης επιτυγχάνεται συνήθως με ανίχνευση ρεύματος ή αποκορεσμού. Το σχήμα 2 δείχνει αυτές τις συμβουλές.
Για τη μέτρηση ρεύματος, τόσο ο βραχίονας αντιστροφέα όσο και η έξοδος φάσης απαιτούν συσκευές μέτρησης όπως αντιστάσεις βραχυκυκλώματος για να χειριστούν σφάλματα βλαστοί και σφάλματα περιέλιξης του κινητήρα. Η γρήγορη εκτέλεση του κυκλώματος ταξιδιού στον ελεγκτή και / ή στον οδηγό πύλης πρέπει να απενεργοποιήσει εγκαίρως το IGBT για να αποφευχθεί ο χρόνος αντοχής του βραχυκυκλώματος. Το μεγαλύτερο όφελος αυτής της μεθόδου είναι ότι απαιτεί δύο συσκευές μέτρησης σε κάθε βραχίονα αντιστροφέα και είναι εξοπλισμένο με όλα τα σχετικά κυκλώματα κλιματισμού και απομόνωσης σήματος. Αυτό μπορεί να μετριαστεί με την απλή προσθήκη αντιστάσεως βραχυκύκλωσης στην θετική γραμμή διαύλου DC και την αρνητική γραμμή διαύλου DC. Εντούτοις, σε πολλές περιπτώσεις, υπάρχουν αντιστάσεις αντιστάθμισης βραχίονα στην αρχιτεκτονική του οδηγού ή αντιστάσεις διακλάδωσης φάσης για την εξυπηρέτηση του τρέχοντος βρόχου ελέγχου και παρέχουν προστασία υπερέντασης κινητήρα. είναι επίσης δυνατή η προστασία υπερέντασης IGBT - υπό την προϋπόθεση ότι ο χρόνος απόκρισης κλιματισμού σήματος είναι αρκετά γρήγορος για να προστατεύσει το IGBT κατά τον απαιτούμενο χρόνο αντοχής σε βραχυκύκλωμα.
Η ανίχνευση αποκορεσμού χρησιμοποιεί το ίδιο το IGBT ως στοιχείο μέτρησης ρεύματος. Οι δίοδοι στο σχηματικό σχήμα εξασφαλίζουν ότι η τάση του συλλέκτη-εκπομπού IGBT παρακολουθείται μόνο από το κύκλωμα αισθητήρα κατά τη διάρκεια της ενεργοποίησης. κατά την κανονική λειτουργία, η τάση του συλλέκτη-εκπομπού είναι πολύ χαμηλή (τυπικά 1V έως 4V). Ωστόσο, σε περίπτωση συμβάντος βραχυκυκλώματος, το ρεύμα συλλέκτη IGBT αυξάνεται σε επίπεδο που οδηγεί το IGBT εκτός της περιοχής κορεσμού και στην περιοχή γραμμικής λειτουργίας. Αυτό προκαλεί την ταχεία αύξηση της τάσης του συλλέκτη-εκπομπού. Τα παραπάνω κανονικά επίπεδα τάσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να υποδηλώνουν την ύπαρξη βραχυκυκλώματος, ενώ το επίπεδο κατωφλίου αποπάσωσης αποκορεσμού είναι τυπικά στην περιοχή 7V έως 9V. Είναι σημαντικό ότι ο αποκορεσμός μπορεί επίσης να σημαίνει ότι η τάση του πομπού-εκπομπού είναι πολύ χαμηλή και το IGBT δεν οδηγείται πλήρως στην περιοχή κορεσμού. Πρέπει να λαμβάνεται μέριμνα κατά την εκτέλεση της ανίχνευσης αποκορεσμού για την πρόληψη της λανθασμένης ενεργοποίησης. Αυτό μπορεί να συμβεί ιδιαίτερα κατά τη μετάβαση από την κατάσταση εκτός λειτουργίας IGBT στην κατάσταση IGBT όταν η IGBT δεν έχει εισάγει πλήρως τον κορεσμό. Ο χρόνος διαγραφής είναι συνήθως μεταξύ του σήματος ενεργοποίησης και του χρόνου ενεργοποίησης της ανίχνευσης αποκορεσμού για την αποφυγή ψευδούς ανίχνευσης. Ένας πυκνωτής τροφοδοσίας πηγής ρεύματος ή φίλτρο RC προστίθεται επίσης τυπικά για να δημιουργήσει μια σύντομη χρονική σταθερά στο μηχανισμό ανίχνευσης για να φιλτράρει τα σπιρούνια του φίλτρου που προκαλούνται από τη λήψη θορύβου. Όταν επιλέγετε αυτά τα εξαρτήματα φίλτρου, απαιτείται αντιστάθμιση μεταξύ της ανοσίας θορύβου και του χρόνου αντοχής βραχυκυκλώματος IGBT.
Γενικά, υπάρχουν δύο τρόποι επίλυσης του προβλήματος επαγωγικής αγωγιμότητας του μετατροπέα IGBT - χρησιμοποιώντας μια διπολική παροχή ρεύματος ή έναν πρόσθετο σφιγκτήρα Miller. Η δυνατότητα αποδοχής διπολικής παροχής στην απομονωμένη πλευρά του οδηγού πύλης παρέχει πρόσθετο περιθώριο για παροδικά επαγόμενους τάσης. Για παράδειγμα, μια -7.5V αρνητική σιδηροτροχιά υποδεικνύει ότι μια μεταβατική επαγόμενη τάση μεγαλύτερη από 8.5V απαιτείται για την ανίχνευση παρασιτικής αγωγής. Αυτό αρκεί για να αποτραπεί η αδέσποτη αγωγή. Μια άλλη μέθοδος είναι η μείωση της σύνθετης αντίστασης του κυκλώματος οδηγού πύλης για μια χρονική περίοδο μετά την ολοκλήρωση της μετάβασης. Αυτό καλείται κύκλωμα σφιγκτήρα Miller. Το χωρητικό ρεύμα ρέει τώρα μέσω του κυκλώματος χαμηλής σύνθετης αντίστασης, το οποίο με τη σειρά του μειώνει το μέγεθος της μεταβατικής τάσης. Η χρήση ασύμμετρων αντιστάσεων πύλης για ενεργοποίηση και απενεργοποίηση παρέχει πρόσθετη ευελιξία για τον έλεγχο του ρυθμού μεταγωγής. Όλες αυτές οι λειτουργίες οδηγού πύλης έχουν θετικό αντίκτυπο στην αξιοπιστία και την αποτελεσματικότητα του συνολικού συστήματος.
