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IGBT在客車(chē)DC 600V系統逆變器中的應用與保護
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時(shí)間：2016-12-19
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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(6)如果將方波電壓按照正弦波的規律調制成一系列脈沖，即使脈沖系列的占空比按正弦規律排列，當正弦值為最大時(shí)，脈沖的寬度也最大；反之，當正弦值為最小時(shí)．脈沖的寬度也最小，把脈沖的寬度調制的越細．即一個(gè)周期內脈沖的個(gè)數越多，調制后輸出的波形越好，電動(dòng)機負載的電流波形越接近于正弦波，圖6為負載波形。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/201612/331421.htm3 IGBT在DC 600 V供電系統中的保護
由于IGBT的耐過(guò)壓和耐過(guò)流能力較差，一旦出現意外就會(huì )損壞，因此必須對IGBT進(jìn)行保護，客車(chē)DC 600 V供電系統逆變器的IGBT模塊有過(guò)壓、欠壓保護，過(guò)流、過(guò)載、過(guò)熱等保護功能。
3．1 過(guò)壓和欠壓保護
使用IGBT作開(kāi)關(guān)時(shí)．由于主網(wǎng)路的電流突變，加到IGBT集電-發(fā)射問(wèn)容易產(chǎn)生高直流電壓和浪涌尖峰電壓。直流過(guò)電壓的產(chǎn)生是輸入交流電或IGBT的前一級輸人發(fā)生異常所致。解決方法是在選取IGBT時(shí)進(jìn)行降額設計；也可在檢測m過(guò)壓時(shí)分斷IGBT的輸入，IGBT的安全。目前，針對浪涌尖峰電壓采取的措施有：
(1)在工作電流較大時(shí)，為減小關(guān)斷過(guò)電壓，應盡量使主電路的布線(xiàn)電感降到最??；
(2)設置如圖7所示的RCD緩沖電路吸收保護網(wǎng)絡(luò )，增加的緩沖二極管使緩沖電阻增大，避免導通時(shí)IGBT功能受阻的問(wèn)題。
對于由接觸網(wǎng)電壓的波動(dòng)而造成的輸出欠壓，逆變器可以不停止工作，而是采取降頻降壓的方式，即當輸人電壓低于540 V時(shí)，逆變器按照Y／F=C(常數)的規律降頻降壓工作。
3．2 過(guò)流與過(guò)載保護
空調客車(chē)的IGBT模塊逆變器具備承受電動(dòng)機負載突加與突減的能力：當輸出側和負載發(fā)生短路時(shí)，逆變器能立即封鎖脈沖輸出，并停止工作，IGBT產(chǎn)生過(guò)電流的原因有晶體管或二極管損壞、控制與驅動(dòng)電路故障或干擾引起的誤動(dòng)、輸出線(xiàn)接錯或絕緣損壞等形成短路、逆變橋的橋臂短路等。IGBT承受過(guò)電流的時(shí)間僅為幾微秒。通常采取的過(guò)流保護措施有軟關(guān)斷和降低柵極電壓兩種。
軟關(guān)斷抗干擾能力差，一旦檢測到過(guò)流和短路信號就關(guān)斷，容易發(fā)生誤動(dòng)，往往啟動(dòng)保護電路，器件仍被損壞。降低柵極電壓則是在檢測到器件過(guò)流信號時(shí)，立即將柵極電壓降到某一電平，此時(shí)器件仍維持導通，使過(guò)電流值不能達到最大短路峰值，就可避免IGBT出現鎖定損壞。若延時(shí)后故障信號仍然存在，則關(guān)斷器件；若故障信號消失，驅動(dòng)電路可自動(dòng)恢復正常工作狀態(tài)．大大增強了抗干擾能力。
當逆變器的輸出超過(guò)其自身的輸出能力，稱(chēng)為過(guò)載，逆變器的過(guò)載檢測靠輸出側的電流傳感器或輸入側的直流電流傳感器。一般情況下逆變器的過(guò)載保護為反時(shí)限特性。即設定過(guò)載電流為額定電流的1．5倍持續1 min后保護，而低于1．5倍可延長(cháng)保護動(dòng)作時(shí)間。而高于1．5倍時(shí)則保護動(dòng)作的時(shí)間小于1 min。
3．3 過(guò)熱保護
當逆變器的散熱器溫度超過(guò)允許溫度時(shí)，散熱器的熱保護繼電器給出信號讓逆變器的控制電路自動(dòng)封鎖脈沖，停止工作。通常流過(guò)IGBT的電流較大，開(kāi)關(guān)頻率較高，故器件的損耗較大。若熱量不能及時(shí)散掉，器件的結溫將會(huì )超過(guò)最大值125℃，IGBT就可能損壞。散熱一般是采用散熱器，可進(jìn)行強迫冷卻。實(shí)際應用中，采用普通散熱器與強迫冷卻相結合的措施。并在散熱器上安裝溫度開(kāi)關(guān)，可在靠近IGBT處加裝一溫度繼電器，以檢測IGBT的工作溫度。同時(shí)，控制執行機構在發(fā)生異常時(shí)切斷IGBT的輸入，以保護其安全。
4 結語(yǔ)
IGBT模塊開(kāi)關(guān)具有損耗小、模塊結構便于組裝、開(kāi)關(guān)轉換均勻等優(yōu)點(diǎn)。已越來(lái)越多地應用在鐵路客車(chē)供電系統中。在應用IGBT時(shí)，應根據實(shí)際情況對過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)熱等采取有效保護措施，以保證IGBT安全可靠地運行。
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