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過(guò)流保護(OCP)，還是短路保護(SCP)？
作者：
時(shí)間：2016-12-19
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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如何設置OCP點(diǎn)？
無(wú)論面對什么類(lèi)型的過(guò)流情況，如何設置保護電流大小都很關(guān)鍵。要解決這一問(wèn)題，首先應識別系統中最脆弱的部件。在大多數情況下，IGBT將早于續流二極管受損，因為，當變頻器將功率傳遞至電機時(shí)，更容易發(fā)生過(guò)流情況。那么，是否應該將OCP跳變值設為IGBT能夠處理的最大電流？ 這取決于系統采用的控制方法。在伏特/赫茲控制中（廣泛用于感應電機應用），啟動(dòng)時(shí)的電流值無(wú)法精確預測。另一方面，如果采用磁場(chǎng)定向控制這樣的電流控制方法，則特定應用中電機的最大電流值是眾所周知的。如圖3所示，為此值添加一些裕量將成為OCP觸發(fā)大小的良好參考點(diǎn)。例如，帶FOC的電冰箱使用的永磁電機，其額定電流為1A rms，但是，在初始啟動(dòng)冷卻期間，可承受120%的過(guò)載達10分鐘。此情況下，最大峰值電流為1 A rms * 120% * Sqrt(2) = 1.7 A峰值?？紤]電流控制過(guò)沖裕量，可選擇+/- 2 A作為控制中的電流反饋范圍。接著(zhù)可將2.5 A設為OCP跳變點(diǎn)。即使在變頻器電路中采用飽和電流為30 A的5 A IGBT，電流跳變點(diǎn)也不需要設為10 A或更高。高電流跳變點(diǎn)可能造成電機消磁。如果有固定時(shí)間的過(guò)載能力，可執行I2T保護來(lái)補充OCP。
圖3. OCP點(diǎn)與其它電流大小的關(guān)系
采用哪種保護方法？
另一方面，SCP側重于IGBT故障。FairchildSPM智能功率模塊中的IGBT具備卓越的短路性能，但如果不能在幾微秒內安全關(guān)斷，仍可能受損。因此，應配置延遲時(shí)間固定在幾微妙的硬件，而非通過(guò)軟件實(shí)現。保護IGBT免受短路損壞的最常見(jiàn)方法是通過(guò)電流檢測電阻感測負直流總線(xiàn)電軌上的電流，如圖4(a)所示，并將壓降前饋至柵極驅動(dòng)器，以便后者同時(shí)軟關(guān)斷IGBT。在短路條件下關(guān)斷IGBT可能造成過(guò)大電壓尖峰和閉鎖故障。而軟關(guān)斷是克服這些問(wèn)題最為有效的方法。對于額定功率高于5 Hp的變頻器，電流檢測電阻的選擇相當有限，而Fairchild的SPM 2系列產(chǎn)品采用感測IGBT，其中配備感測發(fā)射極引腳，載流僅為實(shí)際發(fā)射極電流的一小部分。三個(gè)感測發(fā)射極相連，使電流通過(guò)外部電流檢測電阻，如圖4(b)所示。壓降以相似的方法前饋至柵極驅動(dòng)IC。
圖4. 使用電流檢測電阻進(jìn)行短路保護
這些方法的缺點(diǎn)之一是無(wú)法檢測接地故障電流，如圖2(a)所示。只要總和不為零，軟件可計算三相電流并識別接地故障。但響應速度可能不足以預防IGBT損壞。一個(gè)磁芯、一只正直流母線(xiàn)電軌上的電流檢測電阻和去飽和保護也是可選接地保護方式。Fairchild可提供帶不飽和保護功能的光電柵極驅動(dòng)器。配備這些功能的器件有FOD8316、FOD8318和FOD8332等等。
總結
本文介紹了OCP和SCP的差別以及各種保護方案。為了滿(mǎn)足應用要求，應精心選擇合適的保護方法。
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