産業用モーター駆動で IGBT 過電流

IGBT 過電流保護

プロパティの損傷や安全注意事項、面で過電流状態の IGBT 保護は、システムの信頼性に。Igbt はフェールセーフコンポーネントではありません。失敗すると、彼らは DC バスコンデンサー爆発し、誤動作する全体のドライバーを引き起こす可能性が。過電流保護は、通常、現在の測定または不飽和化の検出で実現します。図 2 は、これらのヒントを示しています。

電流測定用インバーター・アームと相出力貫通断層と断層を巻線モーターを処理するシャント抵抗器などの計測デバイスが必要です。コントローラーおよび/またはゲート・ドライバーで高速に実行トリップ回路短絡を防ぐために時間で、IGBT をオフする必要があります時間を耐えます。この方法の最大の利点は、それは各インバーターの腕に測定器を 2 を必要とし、すべての該当する信号調節機能と絶縁回路が搭載します。これは肯定的な DC バス線、負の DC バス線シャント抵抗を追加するだけで軽減することができます。ただし、多くの場合にあるいずれかの腕シャント抵抗器ドライバーのアーキテクチャまたはフェーズのシャント抵抗電流制御ループを提供し、モーター過電流保護を提供彼らはまた IGBT 過電流保護のため可能な限り-時間を耐える必要な短絡時、IGBT を保護するために十分な信号調節応答時間が高速。

不飽和化検出は、現在の測定要素として自体 IGBT を使用します。回路図のダイオードは、IGBT のコレクター・エミッタ間電圧がターンオン; 中だけセンス回路によって監視されてことを確認します。通常の操作中にコレクター・エミッタ間電圧が非常に低い (通常 4 v に 1 v)。ただし、短絡が発生して、IGBT のコレクター電流は飽和領域と直線動作領域に、IGBT を駆動するレベルにします。これは、急速に上昇するコレクター・エミッタ間電圧を発生します。上記で説明した通常の電圧レベルは、不飽和化旅行しきい値レベルは通常 9 v 地域に 7 v でショートサーキットの存在を示すため使用できます。重要なは、不飽和化、ゲート・エミッタ間電圧が低すぎるときも、IGBT が飽和領域に完全に駆動されていません。不正なトリガーを防ぐために不飽和化検出の展開を実行するときは注意してください。これは特に、IGBT が完全に飽和を入力していない場合 IGBT オフ状態からの状態に IGBT への移行中に発生する可能性があります。ブランキング時間は通常、誤検出を避けるためにターンオン信号と不飽和化検出活性化時間の間に。コンデンサーや RC フィルターの充電電流も、通常、ノイズ干渉によるフィルターのスプリアスをフィルターに検出メカニズムで短時間定数を作成に追加されます。これらを選択するフィルターコンポーネントと、トレードオフと間が必要ノイズ耐性、IGBT 短絡時間に耐えます。

IGBT の過電流を検出した後さらなる課題は、異常に高い現在レベル IGBT をオフにです。通常の動作条件の下で、ゲート・ドライバー、IGBT スイッチング損失を最小限に抑えるためにできるだけ早くオフに設計されています。これは低いドライバーインピーダンスとゲート駆動抵抗によって達成されます。過電流状態の同じゲートターンオフ速度を適用すると、コレクター・エミッタ間ディ/dt は現在は時間の短い期間で大きく変化するためはるかに大きいになります。ワイヤーボンディングと PCB 配線の浮遊インダクタンスのためコレクター-エミッタ回路の寄生インダクタンスは、IGBT を瞬時に到達する大きな過電圧レベルを引き起こす可能性があります (ので VLSTRAY = LSTRAY × ディ/dt)。したがって、ディ/dt と潜在的に有害な過電圧レベルを減らすことができます不飽和化のイベント中に、IGBT を切るとき高インピーダンスターンオフパスを提供するために重要です。

システム障害による回路のショート、に加えてを介してを介して瞬時インバーターは通常の動作条件下でも発生します。この時、IGBT 伝導伝導損失が最も低い飽和領域に駆動されるように IGBT が必要です。これは通常の状態でゲート・エミッタ間電圧が 12 v より大きいことを意味します。IGBT ターンオフ IGBT オンにハイサイド IGBT で逆方向の高電圧を見事にブロックするアクティブな遮断領域に駆動することが必要です。原則として、この IGBT ゲート・エミッタ間電圧が 0 v を下げることによって実現できます。ただし、オンにインバーターアーム上のローエンドのトランジスタの副作用は考慮されなければなりません。

ターンオン時にスイッチング・ノードに電圧の急激な変化、ローエンド IGBT ミラーゲートコレクター寄生 (図 3 の CGC) を通過する静電誘導電流が発生します。この電流が流れる低側ゲート・ドライバー (図 3 ZDRIVER) インピーダンス、ローサイド IGBT ゲートエミッタで過渡電圧の増加を作成するようにをオフにします。一時的に生じるローサイド IGBT の簡単なターンオンになります上記の IGBT のしきい値電圧 VTH 電圧が上昇した場合両方の Igbt を簡単に有効にするため、インバーターアームパススルー -。これは一般的に、IGBT を破壊しないが、それは消費電力が増加し、信頼性に影響を与えます。

一般に、バイポーラ電源または追加のミラークランプを使用して - IGBT インバーター誘導伝導問題を解決する 2 つの方法があります。ゲートドライバーの分離の側でバイポーラ電源を受け入れる能力は、誘起電圧トランジェントの追加マージンを提供します。たとえば、– 7.5 v 負レールは、8.5V より大きい、誘起電圧過渡が意味スプリアス伝導に必要なことを示します。これは浮遊の伝導を防ぐために十分です。別の方法は、ターンオフのトランジションが完了した後の一定期間のゲート駆動回路のターンオフのインピーダンスを減らすことです。これはミラークランプ回路と呼ばれます。容量性電流が今電圧過渡の大きさを減らし低インピーダンス回路を流れています。ターンオンおよびターンオフの非対称なゲート抵抗の使用レート制御を切り替えるためのさらなる柔軟性を提供します。すべてのゲートドライバー機能は信頼性とシステム全体の効率にプラスの影響があります。

食品加工機械を購入する場合は、フードプロセッサーのモーターに注意を払ってください。