Cortocircuito de IGBT en el sistema y su protección, IGBTModule

El método protege la tubería superior e inferior.

La protección fotocoplosa IGBT se logra detectando el voltaje de CE, y de acuerdo con la relación entre V CE e IC, cuando IC aumenta rápidamente, VCE hace un seguimiento. Cuando el valor de VCE aumenta al voltaje del punto de protección, el acoplamiento óptico se apagará a sí misma y envíe la señal de error al DSP, todo el proceso es generalmente entre 5 y 10. Porque dicha protección es muy sensible y tiene una precisión deficiente, solo es adecuado para la protección del cortocircuito. Figura 2 muestra el diagrama de VCE e IC de GD200HFL120C2S. Con el aumento de VCE, el aumento de IC está aumentando. El IC a + 7V en realidad supera con creces la corriente de cortocircuito del módulo. Al realizar una prueba dinámica de cortocircuito, L, VG, TR, TF y otros parámetros tienen un control estricto y estable, y la corriente generalmente se controla a 8-10 Times IC, como se muestra en la Figura 3. Sin embargo, el cortocircuito se prueba en el sistema, y ​​la corriente a menudo aumentará más alto debido a las características del interruptor, la carga del circuito y la interferencia.

Protección común de cortocircuito para impulsar el acoplamiento óptico

(I) PC929

PC929 es un acoplamiento óptico de accionamiento común en la industria del inversor, con la función de protección de cortocircuito (PC923 sin protección). Debido a que su corriente máxima de salida es solo 0.4A, la conducción de IGBT de alta potencia debe amplificarse en el extremo trasero para impulsar IGBT. Cuánta corriente del módulo que la PC 929 puede conducir depende de la elección del tubo. Mientras el PC929 pueda empujar el tubo y el tubo puede empujar el IGBT, luego se puede lograr.

La Figura 3 muestra el circuito de protección interna PC929:

1, cuando se apaga el IGBT, el voltaje C de 9 pies se tira a cero.

2. Cuando se enciende IGBT, VCC cobra el CP a RC, con el voltaje de carga superior a + 7V y la transmisión de O2

Con el apagado suave, FS envía la CPU de la señal de error al mismo tiempo, FS es efectiva en el nivel bajo y la velocidad de carga de CP está determinada por RC y CP.

3. Cuando se apaga IGBT, C se baja rápidamente y la velocidad de caída es mucho mayor que la velocidad de desactivación de IGBT.

Muchas personas reflejan que la PC 929 es propensa a la desgracia, pero el mecanismo de la malacción no es muy claro. Algunas personas piensan que el tiempo de protección es demasiado corto, mientras que otras piensan que la caída de presión de IGBT es demasiado grande. Entonces, discutamos la razón por la cual la PC 929 se mueve, lo cual es muy importante para el diseño del circuito de protección de IGBT.

En teoría, cuanto más grande es el VCE (SAT), más rápido es el IGBT alcanza el voltaje de protección + 7V en la zona lineal, lo cual es correcto, pero no es la causa de la malacción. El valor de IC correspondiente a la caída de presión de saturación de + 7V es mucho mayor que la caída de presión de saturación de la corriente de sobrecarga máxima, mientras que la caída de presión del chip general está solo por debajo de 1V, y esta brecha no causará malacción en el estado de circuito sin baches.

Cuando IGBT se abre normalmente, la razón principal del error de protección errónea es el tiempo de V CE cuando se abre IGBT, y el tiempo de carga de C p. Ver Figura 4.

La fuente de alimentación VCC cobra el CP a través del RC, con el voltaje de carga de UCP.

Si VCE baja por un camino, entonces VCE ha caído por debajo de + 7V antes de que UCP alcance + 7V, entonces el voltaje de 9 pies no aparece por encima de + 7V.

Si VCE cae hacia abajo en la ruta C, entonces VCE todavía está por encima de + 7V cuando UCP alcanza + 7V, entonces la detección de voltaje de 9 pies aparecerá por encima de + 7V, salta a la protección de cortocircuito.

Conclusión: para evitar la acción de error de apertura, puede extender el tiempo de carga o la velocidad de apertura un poco más rápido.

(2) 316J

El 316J también se usa ampliamente para el acoplamiento óptico impulsado por IGBT con la detección de VCE. La mayor diferencia con el PC929 es que el 316J puede conducir directamente el módulo 150A sin la necesidad de tubos. En términos de mecanismo de protección, también es muy similar a PC929. Ver Figura 5: Cuando se apague IGBT, Desat (14) se tira al suelo a través de un MO SFET de alta velocidad, MOSFET se apaga después de que se abre IGBT y 14 pies se cargan a través de la fuente y el condensador de corriente interna, y el voltaje aumenta más de + 7V y 316J Protects.pc929 está cargando el condensador con VCC a través de la resistencia; 316J está cargando directamente el condensador a través de la fuente de corriente interna. Debido a que el condensador está cargado de una fuente de corriente constante, el tiempo de carga también se puede calcular con mayor precisión:

t = cv / i, seleccione C = 100p

t = 100p *7V /250U A = 2.8US

Esto significa que el VCE debe caer por debajo de + 7V dentro de 2.8US, o se retrasará.

Gráfico 6

Introducción del experimento de protección contra cortocircuitos

La protección de cortocircuito se puede dividir en cortocircuito alternativo de acuerdo con la forma de cortocircuito, el cortocircuito relativo. Pero no importa qué tipo de cortocircuito, para tener un flujo de corriente, tiene que constituir un bucle, por lo que en el diseño de cortocircuito La protección puede detectarse en cualquier posición del circuito, por supuesto, el efecto no es el mismo. Generalmente elegimos detectar el V CE

Voltaje, porque es relativamente efectivo y confiable.

En la prueba de protección contra cortocircuito de fase de la industria del inversor, hay primer cortocircuito después de la operación y la primera ejecución después del cortocircuito. La condición de cortocircuito de la primera es relativamente soltera, la salida ha sido cortocircuito, cuando llega la señal abierta, la corriente comienza a levantarse; La última condición es más compleja, cuando el sistema se ha estado ejecutando, la posición de cortocircuito puede ser en cualquier punto del ciclo de trabajo, por lo que la forma de onda de cada cortocircuito también es muy diferente. ¿Qué corriente protectora es mayor? Después de las pruebas. En el sistema, descubrimos que el cortocircuito durante la operación, la corriente puede apresurarse más alto, porque el cortocircuito cuando se abre IGBT, VG se eleva más grande y el I C en la región lineal se ve afectado principalmente por VG.

I r es = c r es *dv /dt

△ VG = IRES*(RG+RI NT)

I c = k (v g -v th) 2

La Figura 7 muestra la forma de onda de cortocircuito medido en el probador dinámico. Encontramos que después de que el I SC se eleva constantemente, está limitado por el chip en sí. El voltaje de la puerta VG no fue muy perturbado durante todo el proceso.

La Figura 8 muestra la forma de onda de cortocircuito del módulo de 1200V / 50A en el convertidor de frecuencia.

- -t 1: DV / DT afecta continuamente a V G; I SC está en aumento, la pendiente está determinada por el inductor de carga parásita L, ISC = K (VG-VTH) 2

- -T2: la parada DV / DT afecta a VG, VG disminuye y el ISC disminuye con VG.

- -T3: VG es estable y el ISC es estable.

- -T4: IGBT OFF, ISC Reducido, VCE = VDC + DI / DT * LBUS, por lo que el voltaje se sobrepeta.