如何保護(hù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和可再生能源系統(tǒng)中的IGBT

　　為了避免不必要的IGBT導(dǎo)通，ACPL-332J柵極驅(qū)動(dòng)光電耦合器中加入了米勒箝位功能，可以在關(guān)斷時(shí)監(jiān)測(cè)柵極電壓并在低于2V時(shí)進(jìn)行輸出箝位，在較小的驅(qū)動(dòng)要求時(shí)，米勒箝位也可以用來(lái)取代柵極驅(qū)動(dòng)器的負(fù)電壓源以快速進(jìn)行IGBT的柵極放電和快速關(guān)斷。

　　過(guò)電流檢測(cè)

　　取決于保護(hù)需求，過(guò)電流情況可由不同檢測(cè)點(diǎn)的組合，包括IGBT射極、三個(gè)輸出相位以及HV+和HV-直流電壓等進(jìn)行，這是一個(gè)在隔離放大器中內(nèi)置錯(cuò)誤檢測(cè)電路，如Avago的HCPL-778J和ACPL-785J等產(chǎn)品所采用的方法。

　　為了確保錯(cuò)誤狀態(tài)可以快速通過(guò)隔離屏障傳遞，HCPL-778J和ACPL-785J使用了兩個(gè)獨(dú)特的數(shù)字編碼序列，當(dāng)錯(cuò)誤情況發(fā)生時(shí)，光通道上正常的數(shù)據(jù)傳輸會(huì)被中斷，并以錯(cuò)誤編碼序列比特流取代，錯(cuò)誤碼在設(shè)計(jì)上和普通編碼方式有明顯不同，因此可以在錯(cuò)誤情況發(fā)生時(shí)由解碼器立即辨別。

　　意外觸發(fā)是沒(méi)有任何明顯錯(cuò)誤情況下發(fā)生錯(cuò)誤檢測(cè)所造成的錯(cuò)誤觸發(fā)，為了避免這類(lèi)錯(cuò)誤觸發(fā)的發(fā)生，可以加入一個(gè)脈沖鑒別電路來(lái)有效防止電流(di/dt)和電壓(dv/dt)變動(dòng)所引起短時(shí)脈沖的影響，這個(gè)方法的好處是抑制能力不會(huì)受到振幅的影響，也就是說(shuō)，錯(cuò)誤閥值可以設(shè)定在較低的水平而不會(huì)提高意外觸發(fā)的機(jī)會(huì)，比較器的輸出在送到編碼器方塊前先連接到消隱時(shí)間為2ms的消隱濾波器?！　?/p>

圖5：HCPL-778J和ACPL-785J器件內(nèi)部功能框圖。

　　[圖說(shuō)]
　　FAULT DETECT = 錯(cuò)誤檢測(cè)
　　MODULATOR = 調(diào)制器
　　REFERENCE = 參考
　　ENCODER = 編碼器
　　DECODER = 解碼器
　　RECTIFIER = 整流器

　　過(guò)載檢測(cè)

　　過(guò)載為電機(jī)電流超過(guò)設(shè)備額定電流大小，但卻還不至于造成電機(jī)或電源轉(zhuǎn)換器立即損壞危險(xiǎn)的情況。

　　電機(jī)的瞬間停機(jī)可能會(huì)造成系統(tǒng)層級(jí)的意外反應(yīng)程序，因此，電源轉(zhuǎn)換器通常會(huì)在正常規(guī)格外加入過(guò)載規(guī)格，可允許的過(guò)載時(shí)間依溫度過(guò)熱真正造成影響的時(shí)間而定，典型的過(guò)載規(guī)格大約為處于正常負(fù)載規(guī)格的1.5倍達(dá)1分鐘時(shí)間長(zhǎng)度。HCPL-778J和ACPL-785J隔離放大器還包含有一個(gè)額外功能，ABSVAL輸出，可以用來(lái)幫助簡(jiǎn)化電路要求和這類(lèi)過(guò)載情況的檢測(cè)，ABSVAL電路可以對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行整型，提供依下列公式，正比于輸入信號(hào)絕對(duì)值的輸出信號(hào)：ABSVAL = |VIN| * VREF,EXT / 252mV。

　　總結(jié)

　　IGBT目前被廣泛應(yīng)用在電機(jī)或可再生能源系統(tǒng)中的電源轉(zhuǎn)換器上，雖然有多種不同技術(shù)可以使用于IGBT驅(qū)動(dòng)，但柵極驅(qū)動(dòng)光電耦合器因?yàn)樘峁┝穗姎飧綦x和共模噪聲抑制能力，因此成為最佳成本效益的選擇。為了強(qiáng)化這類(lèi)高電壓且快速開(kāi)關(guān)應(yīng)用的可靠性和安全性，集成型柵極驅(qū)動(dòng)光電耦合器和隔離放大器可以使IGBT的保護(hù)更緊湊、成本更低并且更易于實(shí)現(xiàn)。