變頻技術(shù)發(fā)展至今，隨著技術(shù)的進(jìn)步，變頻器的功率器件也經(jīng)歷了從SCR、GTO到IGBT的發(fā)展過(guò)程，控制方式也從最初的V/F發(fā)展到矢量控制?？刂浦苯愚D(zhuǎn)矩控制。然而，電力變換技術(shù)的進(jìn)步和電力變換器的廣泛應(yīng)用也帶來(lái)了許多缺點(diǎn)。

智能模塊IPM在雙PWM逆變器中的應(yīng)用

電磁干擾和諧波污染已經(jīng)成為全世界關(guān)注的公害。雙PWM變頻調(diào)速技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的四象限運(yùn)行，能量轉(zhuǎn)換效率高，能量可以雙向流動(dòng)。特別是方便實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)輸入的電網(wǎng)功率因數(shù)成為研究的熱點(diǎn)。

雙PWM逆變器中的整流器和逆變器部分需要由六個(gè)IGBT開(kāi)關(guān)管來(lái)控制。如果使用單獨(dú)的IGBT開(kāi)關(guān)和更新的二極管，逆變器的體積將增加，也就是說(shuō)，設(shè)計(jì)增加。復(fù)雜性增加了成本。使用IPM智能模塊可以方便地節(jié)省成本和減少體積。文中介紹的IPM智能模塊是富士公司型號(hào)為6MBP20RH060的IPM智能模塊。

它具有低功耗、軟開(kāi)關(guān)、高性能和高可靠性的IGBT。有過(guò)流保護(hù)、短路保護(hù)、控制欠壓、過(guò)熱保護(hù)和外部輸出報(bào)警端口。使用該模塊作為雙PWM逆變器的功率器件，大大簡(jiǎn)化了硬件電路的設(shè)計(jì)，減小了電源的體積，簡(jiǎn)化了布線，大大縮短了開(kāi)發(fā)周期。

IPM智能模塊介紹

結(jié)構(gòu)

它集成了六個(gè)具有連續(xù)性二元管道的IGBTs。從內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以看出，上橋臂的三個(gè)IGBTs由各自的電源供電。有三組結(jié)構(gòu)相同的輸入，包括電源輸入端子、驅(qū)動(dòng)器輸入和接地。下橋臂的三個(gè)IGBTs由同一電源供電。該電路具有電源輸入端子、三個(gè)驅(qū)動(dòng)器輸入和接地。ALM引腳的作用是保護(hù)電路動(dòng)作時(shí)橋臂臂的輸出。

IPM智能模塊的U、V和W是模塊的三相交流輸入或輸出。p、N1、N2都是DC模塊的電能輸出或輸入。具體設(shè)計(jì)會(huì)在下面給出。

電特性

模塊的電氣性能為額定電流20A，耐壓值為600V，DC母線為450V，浪涌值為500V。最大開(kāi)關(guān)頻率為20kHz。在雙PWM逆變器中，IPM模塊的整流和逆變使用性能能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

保護(hù)功能

(1)過(guò)流保護(hù)。連接到DC N總線的電流檢測(cè)分流電阻R(見(jiàn)圖1)的電流檢測(cè)用于電流保護(hù)。在大約5ms的時(shí)間內(nèi)，持續(xù)超過(guò)當(dāng)前保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，IGBT將被軟切。并配有檢測(cè)濾波器，可以防止瞬間電流和噪音造成的誤解。

(2)短路保護(hù)功能。在短路保護(hù)動(dòng)作時(shí)，所有短路保護(hù)的連通性抑制了負(fù)載短路和橋臂短路的峰值電流。

(3)控制電源電壓的保護(hù)功能。當(dāng)控制電源電壓持續(xù)低于不足控制電源電壓約5毫秒時(shí)，該功能將軟關(guān)閉IGBT。大約2ms后，如果電源電壓恢復(fù)，如果輸入信號(hào)關(guān)閉，報(bào)警取消。

(4)外殼溫度過(guò)熱保護(hù)功能。保護(hù)功能通過(guò)由安裝在與功率芯片相同的陶瓷基板上的溫度檢測(cè)元件檢測(cè)絕緣基板溫度來(lái)檢測(cè)絕緣基板的溫度。當(dāng)檢測(cè)溫度持續(xù)超過(guò)保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)約1ms時(shí)，IGBT將被軟關(guān)閉。

(5)芯片溫度過(guò)熱保護(hù)功能。該功能將通過(guò)檢測(cè)所有IGBT芯片上的溫度檢測(cè)元件來(lái)檢測(cè)IGBT芯片的溫度。當(dāng)檢測(cè)溫度持續(xù)超過(guò)保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)約1ms時(shí)，IGBT將被軟關(guān)閉。

(6)報(bào)警輸出功能。在保護(hù)功能期間，報(bào)警輸出端子相對(duì)于基準(zhǔn)電位GND打開(kāi)。它有能力放開(kāi)設(shè)定輸出，直接驅(qū)動(dòng)光耦，內(nèi)置了一系列1.5kΩ串聯(lián)電阻。保護(hù)功能時(shí)，報(bào)警信號(hào)輸出持續(xù)約2ms。當(dāng)報(bào)警原因消除，超過(guò)2ms，且輸入信號(hào)關(guān)閉時(shí)，報(bào)警取消。下橋臂驅(qū)動(dòng)電路的報(bào)警端子是相互連接的，所以一旦任何一個(gè)IGBT輸出報(bào)警，所有的下橋臂，包括剎車(chē)電路都停止。

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