一種實(shí)用的逆變橋功率開關(guān)管門極關(guān)斷箝位電路設(shè)計(jì)
不間斷電源(Uninterrupted Power Supply,簡稱UPS)是一種穩(wěn)頻、穩(wěn)壓、純凈、不間斷的高質(zhì)量電源,隨著電子和電器設(shè)備對電網(wǎng)質(zhì)量要求的不斷增高,它已經(jīng)成為許多重要場合必備的輔助電源。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/179996.htm1 逆變電路及其控制
正弦脈寬調(diào)制(SPWM)技術(shù)在逆變器的控制中得到了廣泛應(yīng)用,正弦脈寬調(diào)制方式很多,在此不一一描述。本電路采用的是倍頻式的調(diào)制方式,下面簡單加以介紹。
全橋逆變電路的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。在倍頻式調(diào)制方式中,四個(gè)開關(guān)管的門極脈沖信號Vg1~Vg4的產(chǎn)生方法如圖2所示。四個(gè)開關(guān)管門極脈沖信號Vg1~Vg4與兩橋臂中點(diǎn)A、B間電壓VAB的波形也如圖2所示。
由圖2可以看出,在倍頻式調(diào)制方式中,A、B間電壓頻率是開關(guān)管工作頻率的兩倍,這種調(diào)制方式的好處在于在不增加開關(guān)管工作頻率的情況下,可以減小逆變器輸出濾波器的尺寸。它的缺點(diǎn)在于四個(gè)門極脈沖信號各不相同,提高了控制電路和脈沖發(fā)生電路的復(fù)雜性。本文提及的逆變電路開關(guān)管門極SPWM信號是由數(shù)字信號處理器(DSP)產(chǎn)生的,對于數(shù)字控制電路而言,倍頻式調(diào)制方式所帶來的電路復(fù)雜性可以忽略。
該電路采用IGBT作為功率開關(guān)管。由于IGBT寄生電容和線路寄生電感的存在,同一橋臂的開關(guān)管在開關(guān)工作時(shí)相互會(huì)產(chǎn)生干擾,這種干擾主要體現(xiàn)在開關(guān)管門極上。以上管開通對下管門極產(chǎn)生的干擾為例,實(shí)際驅(qū)動(dòng)電路及其等效電路如圖3所示。
實(shí)際電路中,虛線框部分是IR2110的輸出推挽電路,RS、RP分別是T2門極串、并聯(lián)電阻,Zg是門極限幅穩(wěn)壓管。當(dāng)上管T1開通時(shí),下管T2門極信號必然為低電平,即M2導(dǎo)通,M2兩端可等效為一個(gè)電阻RM,這個(gè)電阻與RS、RP一起等效為電阻Rg。
Rg=(RM+RS)//RP≈RS(RM S P)
Zg兩端相當(dāng)于開路。電容Cge和Cgc都是T2的寄生電容。電感L是功率電路線路的等效寄生電感,Lg是驅(qū)動(dòng)電路的線路電感。
在T1開通前,由于互補(bǔ)門極信號死區(qū)的存在,T1、T2均處于關(guān)斷狀態(tài),橋臂中點(diǎn)電壓是高壓母線電壓VBUS的一半。當(dāng)T1開通時(shí),中點(diǎn)電壓立刻上升,很高的dv/dt使L和T2的寄生電容發(fā)生振蕩,由于Lg和Rg的存在且Cge的阻抗也并不足夠低,在T2門極會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電壓尖刺。這個(gè)電壓尖刺幅值隨母線電壓VBUS和負(fù)載電流的增大而增大,可能達(dá)到足以導(dǎo)致T2瞬間誤導(dǎo)通的幅值,這時(shí)橋臂就會(huì)形成直通,造成電路燒毀。同樣地,當(dāng)T2開通時(shí),T1的門極也會(huì)有電壓尖刺產(chǎn)生。
通過減小RS和改善電路布線可以使這個(gè)電壓尖刺有所降低,但均不能達(dá)到可靠防止橋臂直通的要求。
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