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修变频器如何防止开机运行时炸IGBT模块

作者: 日期:2022-04-15 09:30:06 点击数:

信息摘要:

大家都知道,IGBT单管相当的脆弱,同样电流容量的IGBT单管,比同样电流容量的MOSFET脆弱多了,也就是说,在变频器H桥里头,MOSFET上去没有问题,但是IGBT上去,可能开机带载就炸了。这一点很

我们在应用或维修变频器时当电源线都接通后,经常会遇到一开机就炸机;而变频器里面最脆弱价格也最高的是IGBT模块。那我们该如何防止呢?今天我们就来讲讲

变频器开机运行怎么防止IGBT炸机(图1)

众所周知,IGBT单管是非常脆弱的。具有相同电流容量的IGBT单管比具有相同电流容量的MOSFET更脆弱。换句话说,变频器H桥中的MOSFET没有问题,但IGBT在开启和加载时可能会爆炸。很多人可能对此有深刻的理解。一些朋友可能会认为,irfp460、20A/500V MOSFET和sgh40n60ufd、40A/600V IGBT应该足以防止爆炸,但实际情况是,在突然添加和移除负载后,机器可能会爆炸。通过不断的实践发现,只要遵循特定的规律,就可以完全防止飞机爆炸的发生。也就是说,峰值电流保护措施可以防止IGBT爆炸。我们可以从几个方面来解决这个问题:1。驱动电路;2.当前收集;3.保护机制;1、 这次使用的IGBT是IXYS,ixgh48n60b3d1。具体规格如下:ixgh48n60b3d1 驱动电路如下:

变频器开机运行怎么防止IGBT炸机(图2)

这是一个非常典型的应用电路,可以用于IGBT或MOSFET,但也有一些不同。1.有一个负压产生回路,2。隔离驱动器,3。独立电源。首先,让我们来概括一下。该电路没有保护,100%用于逆变器,但我们可以理解该电路的本质。让我们先谈谈要点:1。行驶阻力R2在行驶过程中非常重要。图中,当D1闭合时,让IGBT的CGE快速放电。实际上,根据需要,也可以省略D1,或者在D1电路中串联一个电阻,以在0ff闭合时产生栅极电阻。以下是一些波形照片。不同栅极电阻和高压HV+400V共同工作时,上下IGBT栅极的实际情况。 

变频器开机运行怎么防止IGBT炸机(图3)

上图显示了当负压被取消,栅极电阻为10R时,上下管之间的栅极波形。上图是测量不带dc400v的2根管子的g极波形,下图是dc400v下2根管子的栅格波形。为什么在第二张图片中有一个尖峰。这应该从IGBT的内部情况开始。简而言之,IGBT的Ge上有一个寄生电容,它与CGC的另一个寄生电容QG一起形成一个水池。事实上,这也与MOSFET非常相似。那么,让我们看看为什么增加400V电压会在较低的管子上产生G级峰值。借花供佛,抓图说明:

变频器开机运行怎么防止IGBT炸机(图4)

如上图所示,当上管打开时,此时将其切断。由于上管已打开,此时应引入DV/dt的概念。这更抽象。先别理它。以一种简单而流行的方式,当上管接通时,上管相当于一个直通,立即将+dc400v电压加到下管的C级,这样的高电压立即从IGBT的寄生电容中产生感应电流,感应电流按上图中的公式计算。在RG电阻和驱动内阻的共同作用下,该电流在下管的栅极上形成峰值电压,如上面示波器的屏幕截图所示。到目前为止,米勒电容器的概念还没有被引入。了解这些之后,就更容易理解米勒电容器是什么,以及它如何影响电路。这个峰值有很多缺点。从上面示波器的屏幕截图可以看出,在峰值时刻,下管实际上已经达到了7V的电压,也就是说,在峰值的这段时间内,上下管连接在一起。下管的传导时间很短,但由于吨的时间关系,电流不会太大。管道不会爆炸,但会产生热量。随着传输功率的增加,这种情况将变得更加严重,并极大地影响效率。二、电流采集电路,当涉及到这一步时,它离保护不远。我的经验是,电流采集速度应该很快,以便在过流或短路的情况下快速判断以下电路->的情况。这里有个问题。让IGBT快速安全地关闭。这个电路应该如何实现?对于逆变电路,我们可以直接使用电阻采样或VCE管压降检测。在这个论坛上有很多关于管压降检测的讨论,但没有一个能够真正使用、实际应用和测试(除了特殊的驱动芯片)。这是因为每个实际应用的参数都非常不同。例如,IGBT参数不同,需要调整的参数很多,需要一些经验来调整。我们可以从最简单的方法开始,用电阻来检测电流。短路发生时,电阻上会产生电压降。将电压与比较器进行比较,以确定是否存在过电流或短路信号。使用这个图表,因为原理很简单。对于比较函数,每个人都很容易实现。可以调整的参数不多。 

上图显示了采样H桥对地的电流。例如:如果IGBT是40a,我们可以获得大约两倍的峰值电流,即80A。与上图相对应,RS为0.01r。如果流入的脉冲电流超过80A,电阻上将产生0.01r*80A=0.8V的电压。R11和C11消隐后,电压wi