直流斬波調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-07-27 15:43 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 過流保護(hù)信號取自電阻兩端的電壓，當(dāng)主電路的電流高于一定數(shù)值時(shí)，電磁繼電器的開關(guān)閉合，接通低電平，該過電流信號還送到SG3525的腳10。在SG3525內(nèi)部由于T3基極與A端線相連，A端線由低電壓上升為邏輯高電平，經(jīng)過SG3525A的13腳輸出為高電平，功率驅(qū)動電路輸出至功率場效應(yīng)管的控制脈沖消失。在電路中，過流保護(hù)環(huán)節(jié)還輸出一個(gè)信號到與門的輸入端，當(dāng)出現(xiàn)過流信號時(shí)，檢測環(huán)節(jié)輸出一低電平信號到與門的輸入端，使脈沖消失，與SG3525的故障關(guān)閉功能一起構(gòu)成雙重保護(hù)。IGBT的保護(hù)設(shè)計(jì)：在斬波電路中對斬波器的保護(hù)，實(shí)際上就是對IGBT的保護(hù)。所以重要的是怎么設(shè)計(jì)好對開關(guān)管IGBT的保護(hù)方案。在設(shè)計(jì)對IGBT的保護(hù)系統(tǒng)中，主要是針對過電流保護(hù)和開關(guān)過程中的過電壓保護(hù)。IGBT的過電流保護(hù)IGBT的過流保護(hù)電路可分為2類：一類是低倍數(shù)的（～）的過載保護(hù)；一類是高倍數(shù)（可達(dá)8～10倍）的短路保護(hù)。對于過載保護(hù)不必快速響應(yīng)，可采用集中式保護(hù)，即檢測輸入端或直流環(huán)節(jié)的總電流，當(dāng)此電流超過設(shè)定值后比較器翻轉(zhuǎn)，封鎖所有IGBT驅(qū)動器的輸入脈沖，使輸出電流降為零。這種過載電流保護(hù)，一旦動作后，要通過復(fù)位才能恢復(fù)正常工作。 IGBT能承受很短時(shí)間的短路電流，能承受短路電流的時(shí)間與該IGBT的導(dǎo)通飽和壓降有關(guān)，隨著飽和導(dǎo)通壓降的增加而延長。如飽和壓降小于2V的IGBT允許承受的短路時(shí)間小于5μs，而飽和壓降3V的IGBT允許承受的短路時(shí)間可達(dá)15μs，4～5V時(shí)可達(dá)30μs以上。存在以上關(guān)系是由于隨著飽和導(dǎo)通壓降的降低，IGBT的阻抗也降低，短路電流同時(shí)增大，短路時(shí)的功耗隨著電流的平方加大，造成承受短路的時(shí)間迅速減小。 通常采取的保護(hù)措施有軟關(guān)斷和降柵壓2種。軟關(guān)斷指在過流和短路時(shí)，直接關(guān)斷IGBT。但是，軟關(guān)斷抗騷擾能力差，一旦檢測到過流信號就關(guān)斷，很容易發(fā)生誤動作。為增加保護(hù)電路的抗騷擾能力，可在故障信號與啟動保護(hù)電路之間加一延時(shí)，不過故障電流會在這個(gè)延時(shí)內(nèi)急劇上升，大大增加了功率損耗，同時(shí)還會導(dǎo)致器件的di/dt增大。所以往往是保護(hù)電路啟動了，器件仍然壞了。 降柵壓旨在檢測到器件過流時(shí)，馬上降低柵壓，但器件仍維持導(dǎo)通。降柵壓后設(shè)有固定延時(shí)，故障電流在這一延時(shí)期內(nèi)被限制在一較小值，則降低了故障時(shí)器件的功耗，延長了器件抗短路的時(shí)間，而且能夠降低器件關(guān)斷時(shí)的di/dt，對器件保護(hù)十分有利。若延時(shí)后故障信號依然存在，則關(guān)斷器件，若故障信號消失，驅(qū)動電路可自動恢復(fù)正常的工作狀態(tài)，因而大大增強(qiáng)了抗騷擾能力。 IGBT開關(guān)過程中的過電壓保護(hù) 關(guān)斷IGBT時(shí)，它的集電極電流的下降率較高，尤其是在短路故障的情況下，如不采取軟關(guān)斷措施，它的臨界電流下降率將達(dá)到數(shù)kA/μs。極高的電流下降率將會在主電路的分布電感上感應(yīng)出較高的過電壓，導(dǎo)致IGBT關(guān)斷時(shí)將會使其電流電壓的運(yùn)行軌跡超出它的安全工作區(qū)而損壞。所以從關(guān)斷的角度考慮，希望主電路的電感和電流下降率越小越好。但對于IGBT的開通來說，集電極電路的電感有利于抑制續(xù)流二極管的反向恢復(fù)電流和電容器充放電造成的峰值電流，能減小開通損耗，承受較高的開通電流上升率。一般情況下IGBT開關(guān)電路的集電極不需要串聯(lián)電感，其開通損耗可以通過改善柵極驅(qū)動條件來加以控制。 電路參數(shù)及選型 Ud=110V 考慮占空比為90%，則 Us=Ud/=123V 取 Us= U2=Us/= 102V 考慮到10%的裕量 U2=102V=113V 一、二次電流計(jì)算 I2=Id=13A 變比 K=U1/U2=220/113= I1=I2/K=13/=12A 考慮空載電流，取 I1=12= 變壓器容量計(jì)算 S1=U1I1=220=2772VA S2=U2I2=11313=1469VA S=(S1+S2)/2= 整流元件選擇 二極管承受反向最大電壓 UDM==113＝160V 考慮3倍裕量，則 UTN=3160=480V 取500V 該電路整流輸出接有大電容，而且負(fù)載也不是純電感負(fù)載，但為了簡化計(jì)算，仍可按電感計(jì)算，只是電流裕量要可適當(dāng)取大些即可。 IdD==13= ID=Id/=13/= ID(AV)=2ID/=2 濾波電容選擇 C1一般根據(jù)放電的時(shí)間常數(shù)計(jì)算，負(fù)載越大，要求紋波系數(shù)越小，一般不做嚴(yán)格計(jì)算，多取2000 uF以上。因該系統(tǒng)負(fù)載不大，故 取 C1=2200 uF 耐壓 =160=240V取250V 即選用2200uF、250V
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