【正文】 VD4 導(dǎo)通，而 VD2不導(dǎo)通，承受反向電壓，此時(shí) VD2的陰極接在 A點(diǎn)， VD2的陽極通過 VD4接到 B點(diǎn)，在 VD4正向?qū)〞r(shí)，內(nèi)壓降很小，所以加在 VD2上的反向電壓基本上等于 R，S 間的電壓 URS，同理分析出其他范圍內(nèi)不導(dǎo)通元件承受的反缶壓降均為兩相間的線電壓，其反向峰值電壓為： UDMAX＝ UUMAX＝ 取 UDMAX＝ 540V 但是從富士公司 R系列 IPM的資料及我們選用的 IPM來看， *220*=618V的UDMAX對(duì)于 6MBP015RA060來說是太大了，因?yàn)槠渥罡咧麟妷翰荒艹^ 400V，但是考慮到我們所做的系統(tǒng)容量并不大，為節(jié)約成本（ 600V 與 1200V 的 IPM 從價(jià)格上來說是差 得比較大的，且 1200V 檔的無容量很小的模塊――最小的也是 75A 級(jí)的，這樣價(jià)格就差得更大了，且 75A的用在我們的設(shè)計(jì)中無疑是非常浪費(fèi)的），故采用單相橋式整流電路。 而對(duì)于上述主回路開關(guān)元件， GTO跟普通晶閘這、管一樣，一旦導(dǎo)通即能在導(dǎo)通狀態(tài)下自鎖，上一種必須依靠門極電流的極性變化來改變通斷的晶體管，關(guān)斷 GTO的反向門極電流通常須達(dá)到陽極電流的 1/4~1/3，因而關(guān)斷控制較易失敗，故較復(fù)雜，工作頻率也 不夠高，而幾乎與此同時(shí)，大功率晶體管（ GTR）迅速發(fā)展了起來，使 GTO 晶閘管相形見拙，因此，在大量的中小容量變頻器中， GTO晶閘管已基本不用。反之，如給門極施加反向門極電壓，溝道消失，流過反向基極電流，使 IGBT關(guān)斷。 IGBT要有相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路及保護(hù)電路，而 IPM模塊是集成 IGBT，驅(qū)動(dòng)電路及保護(hù)電路的器件，有利于簡(jiǎn)化系統(tǒng)電路故在小容量的系統(tǒng)中應(yīng)用較多，而我們所設(shè)計(jì)的也正是小容量系統(tǒng)，為簡(jiǎn)化電路，故采用 IPM模塊，但其有價(jià)格較高的缺點(diǎn)。 目前小容量變頻器中較常用以 IGBT 為主開關(guān)器件的 IPM，如日本三菱公司的 IPM模塊。 2． 全部 IGBT 驅(qū)動(dòng)功能 3． 全部 IGBT 的過流保護(hù)功能（ OC） 4． 全部 IGBT 的短路保護(hù)功能（ SC） 5． 全部 IGBT 驅(qū)動(dòng)電路的控制電源欠壓保護(hù)功能（ UV） 6． 全部 IGBT 管芯過熱保護(hù)功能（ TjOH） 7． 安裝全部 IGBT， FWD 的絕緣基板的溫度過熱保護(hù)功能（ TCOH ） 8． N 線側(cè) OC， SC， UV， TjOH及 TCOH 動(dòng)作時(shí)，保護(hù)作用開始后，報(bào)警輸出功能（ ALM） IGBT的驅(qū)動(dòng)功能 全部 IGBT的驅(qū)動(dòng)功能為內(nèi)置。 誤導(dǎo)通防止 關(guān)斷時(shí)，由于設(shè)計(jì)為低阻抗接地方式，防止因噪聲等使 VGE 升高而產(chǎn)生的誤導(dǎo)通。包括制動(dòng)單元的全部 IGBT都有 OC保護(hù)功能 檢測(cè)部分功耗小 IGBT 管芯內(nèi)置電流傳感器的IGBT 流過的檢測(cè)電流，與主 IGBT 的 Ic 相比非常小，與取樣電阻的損耗相比，其檢測(cè)損耗也能做到很小。 動(dòng)作延遲時(shí)間（保護(hù)不動(dòng) 作時(shí)間） 如電流超越 Ioc 的持續(xù)時(shí)間不到 tDOC則保護(hù)動(dòng)作不起作用，因此瞬間過電流及噪聲不會(huì)導(dǎo)致誤動(dòng)作。 5. 管殼溫度過熱保護(hù)（ TCOH） 采用與 IGBT， FWD 管芯裝在同一陶瓷基板上測(cè)溫元件檢測(cè)基板溫度，當(dāng)檢出溫度超越保護(hù)溫度值（ TCOH）持續(xù)一段時(shí)間（約 1ms）后， TCOH過熱保護(hù)動(dòng)作。 ２５ 6. 管芯溫度過熱保護(hù)功能（ TjOH） 采用與 IGBT 管芯在一起的測(cè)溫元件檢測(cè) IGBT 管 芯溫度，當(dāng)檢出溫度超越保護(hù)溫度值（ TjOH）持續(xù)一段時(shí)間（約 1ms） 后， TjOH過熱保護(hù)動(dòng)作。 7. 報(bào)警輸出功能（ ALM） 下臂側(cè) OC， UV， TjOH及 TCOH各保護(hù)動(dòng)作的閉鎖期間，輸出報(bào)警信號(hào)；如 Vin 為 ON狀態(tài)，即使閉鎖期間已 結(jié)束，報(bào)警及保護(hù)功能也不復(fù)位；等到 Vin 變?yōu)?OFF 時(shí)，報(bào)警及保護(hù)才復(fù)位。經(jīng)過 2ms的閉鎖期后，如輸入信號(hào)為 OFF，則保護(hù)動(dòng)作解除。 內(nèi)置保護(hù)電路 過流保護(hù)（ OC），短路保護(hù)（ SC），控制電源欠壓保護(hù)（ UV），過熱保護(hù)（ OH），及報(bào)警輸出（ ALM）均為 內(nèi)置。（管殼溫度 過 熱保護(hù) TCOH ）。 下圖為應(yīng)用電路示例 3．光耦外圍電路 控制輸入用光耦 ① 光耦規(guī)格 請(qǐng)使用滿足以下要求的光耦 CMH=CMLgt。 ② 光耦與 IPM間布線 為使光耦和 IPM 控制端子間布線阻抗最小，布線應(yīng)最短；由于初，次級(jí)間常加有大的dv/dt，初，次級(jí)的布線不要 太靠近，以減少其間的耦合電容。300% ② 輸入限流電阻 光耦輸入側(cè)發(fā)光二極管限流電阻為內(nèi)置， RALM=，直接接 Vcc=15V時(shí)， IF 約為 10mA，因此無須外 接限流電阻。 2．注意事項(xiàng) 控制電源 如圖 7， 8 所示，控制電源必須是上橋臂側(cè) 3 組 ，下橋臂側(cè) 1組，總計(jì) 4 組獨(dú)立電源。 4 組電源的結(jié)構(gòu)應(yīng)互相絕緣（輸入部分連接器及印刷電路版） 4組電源間以及與主電源間都應(yīng)絕緣，此外，因 IGBT 在開關(guān)時(shí)有很大的 dv/dt施加于絕緣上，應(yīng)確保足夠的絕緣距離（建議大于 2mm）。 此外，由于從 10μ F 及 F 電容到控制電路的線路阻抗可能引起過渡過程，應(yīng)盡可能靠近 IPM端子安裝。 B 端子 6 封裝（無制動(dòng)單元）類型，建議將 B 端子接到 N 或 P 電位上，避免在懸空狀態(tài)使用。制動(dòng)動(dòng)作電壓 : 600V 系列 400V 以下 1200V系列 800V以下。開關(guān)時(shí)最大浪涌電壓 :600V 系 列 500V(VDC(surge))以下 . 1200V 系列 1000V 以下 . 但是 ,根據(jù)上述各值的范圍 ,要使浪涌電壓在規(guī)定的值內(nèi) ,應(yīng)在最靠近 PN 端子處安裝緩沖器。 來自裝置外的噪聲 整流器內(nèi) :PN主端子間加浪涌吸收器 .(在一個(gè)整流變換器上接多個(gè)逆變器的場(chǎng)合 ). 2． 控制電源Ｖ cc 對(duì) Vcc已加有欠壓保護(hù)功能，但還應(yīng)按以下所述的電壓范圍使用。 VUV+VH~~VUV 控制電路能正常工作，但由于驅(qū)動(dòng)電壓不足使損耗增大，另外，由于保護(hù)特性的偏移，保護(hù)不充分，可能導(dǎo)致破壞。 控制電路能工作，但是， IGBT， FWD 由于驅(qū)動(dòng)電壓太高，使保護(hù)特性偏移，因負(fù)載的原因，可能造成損壞，請(qǐng)注 意不要在此范圍內(nèi)使用。 制作控制電源時(shí)，應(yīng)盡量降低紋波電壓，另外，還要使電源的附加噪聲降到最小。 當(dāng)電源停電時(shí)，也有報(bào)警輸出，同樣應(yīng)考慮類似問題。由于 IPM 的保護(hù)動(dòng)作能自動(dòng)復(fù)位，僅靠 IPM 的保護(hù)動(dòng)作是不能保護(hù) IPM 和機(jī)器的，應(yīng)在排除故障后再啟動(dòng)。 但是， TjOH 保護(hù)動(dòng)作也有 1ms 的延遲，如管芯溫度急劇上升，由于保護(hù)的延遲可能導(dǎo)致?lián)p壞。 但過大的電流通過上臂時(shí)， IGBT 軟關(guān)斷，無報(bào)警輸出。包含制動(dòng)單元在內(nèi)的全部 IGBT，對(duì) OC， SC， UV的保護(hù)動(dòng)作有 2ms 的閉鎖期間。 FWD 的過電流 OC， SC 保護(hù)功能是以檢測(cè)到的 IGBT集極電流而動(dòng)作的，但并不檢測(cè) FWD 的陽極電流，因而對(duì) FWD的 異常電流沒法保護(hù)。 包括制動(dòng)單元的 IGBT都有管芯溫度保 護(hù)。穩(wěn)壓電源如圖 5－ 11所示。如圖所示。 T0計(jì)數(shù)到后才開始中斷， 8031給 T0重新置初值，并逐相把脈沖寬度送入 SLE4520的減法計(jì)數(shù)器中，然后開放 SLE4520中， SLE4520里面的計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，單片機(jī)重新去采樣給定轉(zhuǎn)速，如給定轉(zhuǎn)速?zèng)]有變化，則重新開始計(jì)算，又開始重復(fù)前面的過程。它能把三個(gè) 8位數(shù)字量同時(shí)轉(zhuǎn)換成三路相應(yīng)脈寬的矩形波信號(hào)，與 8位或 1位微機(jī)聯(lián)合使用，可產(chǎn)生三相逆變器所需的六路控制信號(hào)，輸出的 SPWM波的開關(guān)頻率可達(dá) 20KHZ，基波頻率可達(dá) 2600HZ，因此，適用于 IGBT逆變器或其他中頻電源逆變順。 1). XTAL1（ 2 腳）、 XTAL2（ 3 腳），為外接晶振輸入端，可外接 12MHZ 晶，為SLE4520內(nèi)部各單元電路提供一個(gè)外接參考時(shí)鐘。 4). SYNC（ 27腳），為來自微機(jī)的觸發(fā)脈沖信號(hào)輸入端，與微機(jī)的輸出端相連。清零端有效則開通 SLE4520 的 SPWM 信號(hào)輸出端；置位 端有效則關(guān)斷 SPWM 信號(hào)LWBMUMD 。該端為高電平時(shí)。 3． 8個(gè)輸出端 1). PH1/1（ 18 腳）、 PH1/2（ 17 腳）， PH2/1（ 16 腳）、 PH2/2（ 14 腳）， PH3/1（ 13腳）、 PH3/2（ 12腳），為別為逆變器 U、 V、 W三相上、下橋臂開關(guān)器件的控制信號(hào)輸出端，接三相逆變器驅(qū)動(dòng)電路的輸入端，提供驅(qū)動(dòng)三相逆變器的SPWM信號(hào)。 4). INHIBIT（ 19 腳），為脈沖封鎖端，接保護(hù)電路的輸出。該端為高電平時(shí)，使 SLE4520內(nèi)部各狀態(tài)鎖存器、計(jì)數(shù)器等復(fù)位，保證開機(jī)時(shí)從相同狀態(tài)開始工作。 2． 5個(gè)控制端 1). CLEAR STATUS（ 21腳）及 SET STATUS（ 22腳），為通斷狀態(tài)觸發(fā)器的兩個(gè)輸入端，即清零端與置位端。其功能是將微機(jī)輸出的命令或數(shù)據(jù)送入 SLE4520 3). WR非（ 24腳），為來自微機(jī)的地址鎖存允許脈沖信號(hào)輸入端，與微 機(jī)的 ALE相連。它有 13 個(gè)輸入端、 5 個(gè)控制端、 8個(gè)輸出端、 2個(gè)電源端。 由于 變流調(diào)速系統(tǒng)的閉環(huán)控制較困難，但是在本設(shè)計(jì)中對(duì)轉(zhuǎn)速的精度要求并不是很高，采用開環(huán)控制就可達(dá)到控制要求，故本設(shè)計(jì)采用的是開環(huán)控制，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，而且系統(tǒng)穩(wěn)定性好。 當(dāng)系統(tǒng)合上電源開關(guān)后，在撥碼盤上給定一定轉(zhuǎn)速，單片機(jī)經(jīng)過掃描采樣，讀取給定轉(zhuǎn)速，并換算為與之相對(duì)應(yīng)的 F，經(jīng)查表計(jì)算求得脈沖周期 T及脈沖寬度。 其中整流二極管可采用 ZCZ54B 型，其最高反向峰值電壓為 50V，額定正向電流為，正向壓降為≤ 。 電源部分是所有器件動(dòng)力的核心，電源質(zhì)量的好壞，將直接影響 各器件的正常工 ３１ 作。 當(dāng) 1~2 個(gè) IGBT 的電流集中過流時(shí)，管芯溫度急劇上升，但管殼溫度沒能達(dá)到保護(hù)值TcOH 。因此，上臂側(cè)僅有保護(hù)動(dòng)作而無報(bào)警輸出。 一般來說， AC 輸入相位 10ms后反相，短路電流將在下臂流動(dòng)，此時(shí)將有報(bào)警信號(hào)輸出。 4) 上下臂短路 當(dāng)上下臂同時(shí)輸入 ON 信號(hào)時(shí)，上下臂的 IGBT 將同時(shí)導(dǎo)通，致使上下臂發(fā)生短路，此類場(chǎng)合， IC峰 值電流將立即被抑制，經(jīng) tDOC后 IGBT 被軟關(guān)斷，報(bào)警信號(hào)輸出。 2) 負(fù)載短路 當(dāng)馬達(dá)短路或 IPM 輸出短路時(shí)，由 SC 保護(hù)動(dòng)作，限制 Ic峰值，不會(huì)有過大的電流流過，經(jīng) tDOC 后如短路依舊，則 IGBT 軟關(guān)斷，如為下臂側(cè)，則報(bào)警輸出。請(qǐng)不要施加超過最大額定的長(zhǎng)期應(yīng)力。 電源上電，停電時(shí)的報(bào)警 控制電源上電時(shí)，低于 VUV+VH 時(shí)報(bào)警輸出。 電壓紋波 如上 ， ~ 是 Vcc 包含紋波的電壓范圍。 ２９ IPM正常工作范圍。 0V~VUV+VH， VUV~0V 雖然控制電路不會(huì)損壞，但也不工作。在每相的輸入信號(hào)與地 (GND)間加 1000pF的吸收電容 . 裝置內(nèi)部的噪聲 由于開關(guān)時(shí)的 di/dt,在 IPM 內(nèi)部布線的電感上會(huì)產(chǎn)生浪涌電壓 ,為將最大浪涌電壓抑制到 600V(=VCES)以下 要對(duì)電路 ,結(jié)構(gòu) ,元件等進(jìn)行仔細(xì)地設(shè)計(jì)。 變頻器主電源保護(hù)動(dòng)作電壓 400V 以下 ,包括保護(hù)動(dòng)作延遲時(shí)間內(nèi)的上升應(yīng)在 450V 以內(nèi) .(1200V系列分別為 800V,900V 以下 )。主電源電壓變動(dòng)范圍 :600V系列 400V以下 . 1200V 系列 800V以下。 信號(hào)輸入端子的上拉連接 控制輸入應(yīng)接 20KΩ的上拉電阻連于 Vcc，另外，在內(nèi)置制動(dòng)單元的 IPM中，當(dāng)不使用 ２８ 制動(dòng)時(shí)，也應(yīng)將 DB輸入端 子接 20KΩ的上拉電阻連于 Vcc，否則， dv/dt可能引起誤動(dòng)作。 若再連接，下臂與 IPM 的外部連線間將因 di/dt引起環(huán)流，可能導(dǎo)致光耦， IPM的誤動(dòng)作，甚至破壞 IGBT 的輸入電路。 若將輸出側(cè)的 GND 接成輸出的 +或 — 端，電源輸入端的接地端互連，可能出現(xiàn)誤動(dòng)作。10mA 時(shí)，請(qǐng)使用 CTR值足夠大的光耦。 100%lt。 s V c c U3V i nY13V c c W9V c c V6V i nU2V i nZ14V i nW8V i nV5GNDU1A L M15GNDW7GNDV4V c c11V i nX12GND10P19N20U21V22W23I P M 10uV c c 10uV c c 10uV c c 10uV