IGBT-драйверы InPower Systems с программно-управляемыми характеристиками

№ 5’2010
PDF версия
В статье приводится обзор нового семейства интеллектуальных драйверов IGBT компании InPower, а также обсуждаются преимущества цифровой технологии для управления модулями IGBT большой мощности.

Геммер Роберт

Квиз Павел

Вендт Марита

Перевод: Анатолий Бербенец

Драйверы затвора IGBT-транзисторов являются ключевым элементом любой силовой
электронной системы, поэтому от правильности их выбора в значительной степени зависит
надежность устройств. В случае предпочтения драйвера, основанного на какой-либо новой концепции,
необходимо прежде всего рассматривать преимущества, которые он дает пользователю, в сравнении с
устройствами, выполненными по хорошо изученным технологиям. В большинстве применений,
основанных на IGBT-модулях, используются аналоговые драйверы. Тем не менее все большее число
промышленных потребителей рассматривают переход к цифровой архитектуре управления. В первую
очередь это те предприятия, которые используют
модули на блокирующее напряжение 3,3–6,5 кВ. В
данном случае цифровая технология дает максимальное преимущество. Таким образом, широкое
внедрение цифровых драйверов IGBT является только вопросом времени.

Преимущества цифровой технологии

Управление временными и амплитудными характеристиками аналоговых сигналов требует использования разнообразных схемотехнических методов.
В случае же цифровой системы для осуществления
такого изменения, возможно, потребуется скорректировать всего лишь несколько строк кода программы. Такая перспектива очень заманчива. Тем не менее цифровая технология не является самоцелью,
а служит всего лишь средством достижения цели.
Процесс отпирания оптимизируется по характеристикам тока затвора. В случае рассматриваемой
новой цифровой технологии данная оптимизация
достигается цифровым управлением сопротивлением резисторов в цепях затворов. Ключевым параметром, используемым для точного управления
током затвора, является представленная в двоичном
коде величина сопротивления данных резисторов.
Оптимизация тока затвора за счет регулировки сопротивления в цепях затвора, а также непрерывный
мониторинг di/dt способствуют улучшению характеристик IGBT, снижению потерь при включении
и повышению плавности коммутации одновременно со снижением излучений в переходных режимах.
Кроме того, применение цифровой фильтрации
входных управляющих сигналов подавляет влияние помех на всю силовую электронную систему. Все
параметры легко изменяются программно, а пользователь избавлен от необходимости получения какихлибо специальных знаний.

Оптимизации, основанной на цифровом управлении, также подвергается ряд расширенных защитных
функций, в т. ч. четырехуровневый мониторинг напряжения насыщения, двухуровневый мониторинг
di/dt, активное ограничение напряжения и многошаговое плавное отключение. Цифровая технология
обладает широкими возможностями по повышению надежности и гибкости проектирования. Такие
функции, как быстрое обнаружение тока короткого
замыкания (КЗ) и его ограничение, надежная защита
от всех токовых перегрузок при любых КЗ и перенапряжениях в ходе размыкания тока КЗ, а также
простота адаптации под заданные прикладные требования, являются весьма полезными для силовых
электронных систем. Более того, цифровая технология поддерживает специальные топологии соединения силовых ключей в инверторах — параллельные,
двух- или многоуровневые.

Новые цифровые драйверы
3,3-кВ IGBT-модулей

Новая серия цифровых интеллектуальных драйверов — готовое к применению решение, которое
совместимо с двух- и многоуровневыми топологиями. 1IPSE1A33-60 — одноканальный драйвер,
выполненный по новой цифровой технологии с использованием схемы интеллектуального управления процессом коммутации методом регулировки
сопротивления резисторов в цепи затвора IGBT-модуля высокой мощности (рис. 1). Цифровая
технология дает возможность задавать параметры
управления в соответствии с требованиями пользователя. 1IPSE1A33-60 ориентирован на применения,
где необходима высокая надежность и безопасность, а также возможность оптимизации
процесса коммутации и надежная защита дорогостоящего IGBT-модуля в течение всего
периода использования. Драйвер реализует
усовершенствованную концепцию защиты
от коротких замыканий, позволяющую обезопасить IGBT-модули от КЗ как непосредственно в IGBT-ключах, так и от КЗ в индуктивности со стороны нагрузки.

За счет выполнения двух функций мониторинга в ходе всего периода коммутации (четырехуровневый мониторинг напряжения насыщения и двухуровневый мониторинг di/dt)
драйвер выполняет надежную защиту от токовой перегрузки при любых режимах короткого замыкания, включая «жесткие» и «мягкие»
режимы КЗ. Данный драйвер также поддерживает дополнительные защитные функции, в т. ч.:
надежную защиту от перенапряжения при
запирании за счет ограничения напряжения
на коллекторе IGBT введением цифровой обратной связи; мониторинг напряжения питания; входной цифровой фильтр для подавления помех в сигналах управления. 1IPSE1A33-60
оснащен DC/DC-преобразователем для изолированного питания драйвера. Этот преобразователь разработан с учетом обеспечения
минимальных величин переходных емкостей
и высокой стабильности изоляции. Для передачи сигналов управления и сигналов обратной связи о состоянии драйвера используется оптоволоконный интерфейс. Результаты
тестирования драйверов данной серии подтвердили их высокие рабочие характеристики
в отношении качества процесса коммутации,
гибкости и надежности. В частности, ограничение напряжения под цифровым управлением
с использованием полупроводниковых ограничителей переходных напряжений гарантирует исключительную стойкость к выбросам
напряжения, которые в противном случае
приводят к отказу IGBT-модуля. IGBT-модули,
управляемые данными драйверами, обладают
исключительными коммутационными характеристиками и поддерживают многошаго
вое плавное запирание при возникновении
КЗ и других аварийных ситуаций.

Таким образом, пользователь полностью
избавлен от необходимости выполнения работ по конструктивной привязке, согласованию и интеграции данных драйверов. Это
значительно экономит время пользователя
и улучшает надежность всей электронной
системы. Фактически, благодаря встроенным
цифровым функциям настройки параметров,
новые драйверы позволяют по максимуму использовать возможности IGBT-модуля. При
разработке драйверов также учитывалась
простота организации параллельной работы
IGBT за счет равномерности распределения
тока между параллельными ключами.

Параметры данного драйвера легко регулируются, что упрощает его адаптацию в составе любой силовой электронной системы.
Тестирование показало, что управляемые данным драйвером 3,3-кВ IGBT-модули способны
противостоять токам короткого замыкания
до 6000 А (номинальный ток 1500 А) при величине паразитной индуктивности 120 нГн
и питании от шины постоянного напряжения
2 кВ. На рис. 2 и 3 представлены осциллограммы тока коллектора и напряжений на коллекторе и затворе IGBT-ключа верхнего уровня
для случаев «жесткого» (малая индуктивность
цепи подключения к нагрузке, большая di/dt)
и «мягкого» (большая индуктивность цепи
подключения к нагрузке, малая di/dt) КЗ.

1IPSE1A33-60 формирует выходное напряжение Von/Voff ±15 В, а максимальная частота
коммутации составляет 120 кГц. Прочие характеристики драйвера:

  • импульсный выходной ток ±70 А;
  • импульсная выходная мощность Pdc/dc = 3 Вт;
  • переходная емкость между первичной и вторичной сторонами 1–2 пФ;
  • задержка включения/выключения 400 нс;
  • путь утечки (creepage distance) свыше 30 мм;
  • диапазон входного напряжения питания 14–30 В;
  • испытательное напряжение изоляции 6 кВ;
  • рабочая температура и температура хранения –40…+85 °С.

Для исключения нагрева от силовой
электронной схемы управляющая часть
драйвера монтируется не на самом модуле.
Непосредственно на модуль крепится только
небольшая адаптерная (согласующая) плата,
которая менее чувствительна к перегреву.
Данная плата согласована по подключению
к каждому типу IGBT-модуля, а к плате драйвера подключается кабелями. Рассматриваемое
семейство драйверов представляет собой завершенные решения, согласованные с конкретными типами IGBT.

Заключение

На выставке PCIM 2010 компания In Power
Systems также представила еще ряд других
цифровых драйверов, в т. ч. двухканальный
драйвер 2IPSE1A33-100 для 3,3-кВ IGBT-модулей (рис. 4). Данные драйверы обеспечивают стабильность работы, снижают потери
включения и увеличивают надежность. Они
идеально подходят для всех применений, где
очень важно добиться надежной работы.
Возможность гибкого программирования
параметров управления делает драйвер
2IPSE1A33-100 идеальным решением. В целях
повышения эффективности и надежности инверторов компания InPower также модифицировала свои стандартные одноканальные драйверы для IGBT-модулей на блокирующие напряжения 4,5 и 6,5 кВ, а также двухканальные
драйверы для 1700-В модулей.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

hentao pornnporn.com telugu chatting west indies open sex youpornhindi.com first night xxnx maja mallika tamil dirty story xxxfiretube.com teen xxnx xxxxu indianpornsearch.com pooja kumar sex 喉奥性感イラマ痴女 浜崎真緒 javsextube.com 君嶋真由 i love porn sexxxymovs.com mallusexvideos tomcat doujinshi bluhentai.com tiny boobs giant tits history sequel black dog hentai mobhentai.com hentai onee chan jammu blue film indiananalfuck.com indian incest xvideos mugen fc2 javwhores.mobi 巨乳 あげ افلام نيك مترجم cyberpornvideos.com طيذ momteachessex indianxxxonline.com house wife x videos 君嶋真由 freejavonline.mobi クローゼット 寝取られ sexx tamil indianfuckass.com bengali milf mia khalifa hard fuck pelisporno.org newsexstory