用于有源電力濾波器的IGBT驅動(dòng)及保護研究

　　l 前言

　　絕緣柵場(chǎng)效應晶體管(IGBT)作為一種復合型器件，集成了MOSFET的電壓驅動(dòng)和高開(kāi)關(guān)頻率及功率管低損耗、大功率的特點(diǎn)，在電機控制、開(kāi)關(guān)電源、變流裝置及許多要求快速、低損耗的領(lǐng)域中有著(zhù)廣泛的應用。本文對應用于有源電力濾波器的IGBT的特性及其專(zhuān)有EXB84l型驅動(dòng)器的設計進(jìn)行討論，并提出一種具有完善保護功能的驅動(dòng)電路。

　　有源電力濾波器設計中應用4個(gè)IGBT作為開(kāi)關(guān)，并用4個(gè)EXB84l組成驅動(dòng)電路，其原理如圖l所示。在實(shí)驗中，根據補償電流與指令電流的關(guān)系，用數字信號處理器(DSP)控制PWM引腳的高低電平，并由驅動(dòng)電路控制IGBT的通斷。驅動(dòng)電路同時(shí)對過(guò)流故障進(jìn)行監測，由DSP采取封鎖控制信號、停機等處理。

　　2 驅動(dòng)電路的設計

　　2.1 驅動(dòng)電路電源

　　驅動(dòng)電路需要4路相互隔離的直流電源為4路IGBT驅動(dòng)電路供電，用220V/22V變壓器對4路交流電源分別整流，用電容器和78L24型電壓調整器穩壓后輸出4路24V直流電壓，如圖2所示。

　　2.2 柵極電壓

　　IGBT通常采用柵極電壓驅動(dòng)，它對柵極驅動(dòng)電路有著(zhù)特殊的要求。柵極驅動(dòng)電壓脈沖的上升率和下降率要足夠大，導通時(shí)，前沿很陡的柵極電壓UGE可以使IGBT快速導通，并減小導通損耗，關(guān)斷時(shí)，其柵極驅動(dòng)電路要給IGBT提供一個(gè)下降很陡的關(guān)斷電壓，并在柵極和發(fā)射極之間施加一個(gè)適當的反向負偏壓，以便使IGBT快速關(guān)斷，并減小關(guān)斷損耗。IGBT導通后，柵極的驅動(dòng)電壓和電流要有足夠的寬度，以保證IGBT在瞬時(shí)過(guò)載時(shí)未退出飽和區受到損壞。柵極驅動(dòng)電壓推薦值為15 V