如何保護電機驅動(dòng)器和可再生能源系統中的IGBT

　　為了避免不必要的IGBT導通，ACPL-332J柵極驅動(dòng)光電耦合器中加入了米勒箝位功能，可以在關(guān)斷時(shí)監測柵極電壓并在低于2V時(shí)進(jìn)行輸出箝位，在較小的驅動(dòng)要求時(shí)，米勒箝位也可以用來(lái)取代柵極驅動(dòng)器的負電壓源以快速進(jìn)行IGBT的柵極放電和快速關(guān)斷。

　　過(guò)電流檢測

　　取決于保護需求，過(guò)電流情況可由不同檢測點(diǎn)的組合，包括IGBT射極、三個(gè)輸出相位以及HV+和HV-直流電壓等進(jìn)行，這是一個(gè)在隔離放大器中內置錯誤檢測電路，如Avago的HCPL-778J和ACPL-785J等產(chǎn)品所采用的方法。

　　為了確保錯誤狀態(tài)可以快速通過(guò)隔離屏障傳遞，HCPL-778J和ACPL-785J使用了兩個(gè)獨特的數字編碼序列，當錯誤情況發(fā)生時(shí)，光通道上正常的數據傳輸會(huì )被中斷，并以錯誤編碼序列比特流取代，錯誤碼在設計上和普通編碼方式有明顯不同，因此可以在錯誤情況發(fā)生時(shí)由解碼器立即辨別。

　　意外觸發(fā)是沒(méi)有任何明顯錯誤情況下發(fā)生錯誤檢測所造成的錯誤觸發(fā)，為了避免這類(lèi)錯誤觸發(fā)的發(fā)生，可以加入一個(gè)脈沖鑒別電路來(lái)有效防止電流(di/dt)和電壓(dv/dt)變動(dòng)所引起短時(shí)脈沖的影響，這個(gè)方法的好處是抑制能力不會(huì )受到振幅的影響，也就是說(shuō)，錯誤閥值可以設定在較低的水平而不會(huì )提高意外觸發(fā)的機會(huì )，比較器的輸出在送到編碼器方塊前先連接到消隱時(shí)間為2ms的消隱濾波器?！　?/p>

圖5：HCPL-778J和ACPL-785J器件內部功能框圖。

　　[圖說(shuō)]
　　FAULT DETECT = 錯誤檢測
　　MODULATOR = 調制器
　　REFERENCE = 參考
　　ENCODER = 編碼器
　　DECODER = 解碼器
　　RECTIFIER = 整流器

　　過(guò)載檢測

　　過(guò)載為電機電流超過(guò)設備額定電流大小，但卻還不至于造成電機或電源轉換器立即損壞危險的情況。

　　電機的瞬間停機可能會(huì )造成系統層級的意外反應程序，因此，電源轉換器通常會(huì )在正常規格外加入過(guò)載規格，可允許的過(guò)載時(shí)間依溫度過(guò)熱真正造成影響的時(shí)間而定，典型的過(guò)載規格大約為處于正常負載規格的1.5倍達1分鐘時(shí)間長(cháng)度。HCPL-778J和ACPL-785J隔離放大器還包含有一個(gè)額外功能，ABSVAL輸出，可以用來(lái)幫助簡(jiǎn)化電路要求和這類(lèi)過(guò)載情況的檢測，ABSVAL電路可以對輸出信號進(jìn)行整型，提供依下列公式，正比于輸入信號絕對值的輸出信號：ABSVAL = |VIN| * VREF,EXT / 252mV。

　　總結

　　IGBT目前被廣泛應用在電機或可再生能源系統中的電源轉換器上，雖然有多種不同技術(shù)可以使用于IGBT驅動(dòng)，但柵極驅動(dòng)光電耦合器因為提供了電氣隔離和共模噪聲抑制能力，因此成為最佳成本效益的選擇。為了強化這類(lèi)高電壓且快速開(kāi)關(guān)應用的可靠性和安全性，集成型柵極驅動(dòng)光電耦合器和隔離放大器可以使IGBT的保護更緊湊、成本更低并且更易于實(shí)現。