变频器的内部控制电路_四_IGBT的驱动电路_图文

1、电气时代年第期系列讲座产品与技术PRODUCT & TECHNOLOGY变频器的内部控制电路（四）的驱动电路文张燕宾的主要技术参数主要技术参数（）击穿电压是在截止状态下集电极与发射极之间能够承受的最大电压，如图所示。（）漏电流在截止状态下的集电极电流，如图所示。（）集电极额定电流是在饱和导通状态下，允许持续通过的最大电流，如图所示。（）集电极发射极饱和电压是在饱和导通状态下，集电极与发射极之间的电压降，如图所示。（）栅极驱动电压是栅极与发射极之间施加的电压。在变频器中，当饱和导通时，；而当截止时，。（）开通时间与关断时间电流从上升到所需要的时间，称为开通时间，用表示；电流从下降到所需要

2、的时间，称为关断时间，用表示，如图所示。变频器运行过程中影响关断时间的因素变频器能否安全运行的一个很重要的方面，是同一桥臂的两个管在交替导通过程中会不会直通。就是说，在上桥臂的截止指令与下桥臂的导通指令之间所留的死区是否足够。其中最关键的因素，是管的关断时间。在变频器的运行过程中，影响关断时间的主要因素有以下几点。（）环境温度环境温度高，关断时间将延长，如图所示。（）集电极电流集电极电流越大，关断时间也越长，如图所示。这两个因素是同时作用于管的。所以，当环境温度偏高时，如能适当地减小集电极电流，即变频器降额使用，是允许的。对驱动电路的要求在变频器里，管是作为开关器件来应用的。所谓“开”，是指管

3、处于饱和导通的状态；所谓“关”，是指管处于截止的状态。管对驱动电压的要求（）正向驱动电压大，可减小管的饱和压降，缩短开通时间。但太大了，会增加开通时的浪涌电流，减小过电流的承受能力。通常，取。（）反向偏置电压虽然当时，也能截止，但在关断过程中，间很大的电压变化率容易通过、间的结电容反馈到极，造成误导通。为了防止这种误导通，关断时在、间施加反向偏置电压。绝对值大，可缩短关断时间，减小关（）截止状态（）饱和导通状态（）开、关时间图的主要参数（）（） （）环境温度的影响（）输出电流的影响图逆变管直通的原因年第期电气时代系列讲座产品与技术PRODUCT & TECHNOLOGY断损耗，减小误导

4、通的可能性。但太大了又会增加关断时的浪涌电流。通常，取。基本的驱动电路示例基本的驱动电路如图所示，说明如下。当得到开通信号时，点为高电位，导通而截止，的、间得到正向驱动电压，饱和导通，如图所示。当得到关断信号时，点为低电位，截止而导通，的、间得到反向偏置电压，截止，如图所示。、间的稳压管和是保护用的，使不超过允许范围。对的要求栅极电阻的选择十分重要，这是因为在管的栅极和发射极之间，存在着结电容。的充、放电过程将影响管的工作，分析如下。（）饱和导通时的状态如上述，在饱和导通时，、间施加了的驱动电压，这时，将充电，如图所示。当饱和导通时，、间的饱和压降为（）由饱和转为截止当管由饱和转为截止时，、间

5、施加了的反向电压，这时，将通过栅极电阻放电，如图所示。栅极电阻的大小将直接影响的关断时间。大放电慢长。小放电快短。关断时，、间的电压接近于直流电压（）的影响一方面，大，将延长的开通和关断时间，增大逆变桥在交替导通时的死区，减小变频器的输出电压。另一方面，太小，关断太快，则管、间的集射电压迅速从上升到，电压上升率很大，又将通过集电极和栅极之间的结电容产生反馈电流，对管的关断起阻碍作用，甚至发生误导通，如图所示。所以，栅极电阻的大小必须严格按照说明书选用。的集成驱动模块系列的驱动模块（）驱动模块的框图如图所示。工作电源施加于脚和脚之间：脚接，脚接。在脚和脚之间，又有一个由和稳压管构成的稳压电路，稳

6、压值为，与脚相接，并与的极相接。脚与由和组成的推挽电路的中间点相接，并接到的极。脚和的极相接，用于进行电流保护。控制信号从（）（）脚输入。当（）（）间有输入信号时，经放大后的点为高电位，使导通，截止，脚的工作电压经到脚，并输出到的极，如虚线所示，使极电位为。因为极已经和号脚的相接，所以，饱和导通。当（）（）间的输入信号为时，点变成低电位，使截止，导通，脚经（）驱动电路（）驱动电压图基本驱动电路示例饱和导通截止（）饱和导通的情形（）的影响（）太小的后果图栅极电阻的作用（）模块框图（）输出电压图系列驱动模块来自过电流保护放大（）（）饱和导通截止电气时代年第期系列讲座产品与技术PRODUCT &am

7、p; TECHNOLOGY与电源的相接，如虚线所示。对于来说，极为，极为，。的、间所得到的电压如图所示。（）驱动模块的放大驱动模块需要放大的原因说明如下：管是电压控制器件，、间的输入阻抗很大，吸收信号源的电流很小，所消耗的驱动功率也很小。但如前述，在、间存在着结电容，也要吸收电流。容量越大的管，也越大，所吸收的电流的大小具体计算如下。假设某较大管的，载波频率等于，则的容抗为因为栅极上的驱动电压是高频脉冲电压，如图所示，其有效值设为，则所吸收的电流为而驱动模块的输出电流常不足（有的只有），所以，大容量变频器的管的驱动模块是需要进行放大的，图中，在驱动模块的后面，又接入了由和组成的推挽电路，进行功

8、率放大。（）驱动模块的过电流保护当电路发生过电流或短路故障时，如果通过电流检测后和基准值进行比较，再由输出保护信号，将为时太晚。因此，过电流和短路保护必须由驱动电路迅速地直接进行。如图所示，正常情况下，的饱和压降只有左右，二极管是导通的。短路时，的、间的电压降将迅速上升至，脚电位上升。这时运算放大器的采样电压将大于基准电压，点由高电位变成低电位。经整理电路整理后：一方面，将点的电位转换成低电位，使管迅速截止；另一方面，使脚电位下降，通过光耦合器把相关信号告诉，使故障继电器动作，并显示故障代码。系列的驱动模块驱动模块用于驱动逆变电路上半桥的管，其框图如图所示。脚和脚接受从传输过来的脉冲信号。当输

9、入信号为“”时，、点都是高电位，导通而截止，使点也是高电位，导通，的控制极得到电位（由和分压而得），饱和导通。当输入信号为时，、点都是低电位，截止而导通，使点也是低电位，导通，的控制极得到由和分压后的电位，截止。系列的驱动模块驱动模块是和配套使用的，用于控制下半桥，控制框图如图所示。其工作原理和相同，这里不再赘述。其过电流保护过程说明如下。过电流或短路时，的和管压降从小于上升到，使点的电位升高，并通过脚反馈到驱动模块内部的保护电路。该保护电路将做两件事情。一方面，降低点的电位，使和相继截止，从而封锁管。另一方面，使点的转为高电位，使和相继导通，点变成低电位，传输给，进行保护。驱动模块的检查输出

10、电压的检查基本方法是用一个模拟信号源，向驱动模块提图驱动模块的放大过电流保护来自放大图驱动模块的短路保护来自整理电路过电流或短路图驱动模块框图接口电路年第期电气时代系列讲座产品与技术PRODUCT & TECHNOLOGY供的信号电流，如图所示。图中，用一个的稳压电源，串联了一个的电阻，以得到的信号电流。转换开关控制是否有信号输入。在模块的输出端脚和脚之间，接入电压表，以观察其输出电压是否符合要求。当闭合时，驱动模块输入的信号电流，电压表上的读数应为；断开，信号电流消失，电压表上的读数应为。带负载能力的检查如上述，因为、间的结电容要吸收电流，图驱动模块框图恒压电路接口电路保护电路 图驱动模块的检查稳压电源放大过电流保护图驱动模块带载能力的检查过电流保护放大所以，驱动模块是需要有一定的带负载能力的。但在测定驱动模块的带载能力时，用户常难以得到