絕緣柵雙極晶體管 (IGBT) 需要全面保護，以避免因短路、過載和過壓等條件造成損壞和故障。在電機驅(qū)動、太陽能和風力發(fā)電系統(tǒng)等應用中，保護是確保電源轉(zhuǎn)換器安全穩(wěn)定運行的關鍵。為了檢測過流和過載情況，可以在輸出相位和直流總線上使用具有快速響應或快速故障反饋的隔離放大器。

簡介

圖 1a 顯示了交流電機驅(qū)動器中電源轉(zhuǎn)換器的典型框圖。它由一個逆變器組成，該逆變器將直流母線電壓轉(zhuǎn)換為可變頻率的交流電源以驅(qū)動電機。IGBT 是構(gòu)成逆變器核心的昂貴功率開關。這些功率器件必須在高頻下工作并且必須能夠承受高電壓。

隔離放大器 (iso-amp)，例如圖 1b 中所示的 ACPL-C79A1，與分流電阻器配合使用，即使在存在高開關噪聲的情況下，也能在電源轉(zhuǎn)換器中提供準確的電流測量。當與電阻分壓器一起使用時，iso-amp 用作精密電壓傳感器來監(jiān)控直流總線電壓。來自iso-amps的電流和電壓信息由微控制器收集，微控制器使用數(shù)據(jù)計算反饋值和輸出信號，以在電源轉(zhuǎn)換器中提供有效的控制和故障管理。

電機驅(qū)動中的功率轉(zhuǎn)換器框圖。

故障保護要求

在逆變器中，IGBT 是最昂貴的組件，因此提供盡可能多的保護以保護它們免受損壞是有意義的。Avago iso-amps 提供故障條件的快速檢測，微控制器執(zhí)行的算法可以防止故障條件導致 IGBT 發(fā)生故障。此外，iso-amp 中的光學隔離可防止故障條件使微控制器過載并導致其發(fā)生故障。然而，IGBT 保護必須具有成本效益——市場繼續(xù)要求以不顯著影響電機驅(qū)動系統(tǒng)總成本的成本為故障條件提供足夠的 IGBT 保護。為了滿足這一需求，IGBT 柵極驅(qū)動器（例如 ACPL-332J1) 和具有保護功能的電流傳感器已被引入，除了它們的驅(qū)動和傳感功能外，還可以執(zhí)行基本的故障檢測。這些產(chǎn)品提供了一種具有成本效益的方案來實施 IGBT 保護，并且無需單獨的檢測和反饋組件。有關與 Avago 柵極驅(qū)動器集成的保護功能以及如何在 IGBT 保護應用中使用這些功能的詳細信息，請參閱參考文獻 [2、3]。本文的其余部分將重點介紹可以使用表 1 中列出的電流/電壓傳感器實現(xiàn)的一些故障保護功能。

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