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如何降低三相IGBT逆變器設計系統(tǒng)成本
如何降低三相IGBT逆變器設計系統(tǒng)成本
【概要描述】在變頻驅(qū)動、不間斷電源、太陽能逆變器和其他類似應用中,大多數(shù)三相逆變器采用絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。三相逆變器的每個相位都使用高端和低端IGBT將交替正負電壓應用到電機繞組上。電機脈寬調(diào)制(PWM)控制輸出電壓。
- 分類:行業(yè)新聞
- 作者:顏重光
- 來源:中國之光網(wǎng)
- 發(fā)布時間:2016-09-12 00:00
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在變頻驅(qū)動、不間斷電源、太陽能逆變器和其他類似應用中,大多數(shù)三相逆變器采用絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。三相逆變器的每個相位都使用高端和低端IGBT將交替正負電壓應用到電機繞組上。電機脈寬調(diào)制(PWM)控制輸出電壓。
三相逆變器還使用6個隔離式柵極驅(qū)動器驅(qū)動IGBT。除了IGBT和隔離式柵極驅(qū)動器,三相逆變器還含有直流母線電壓感應、逆變器電流感應與過熱、過載和接地故障等IGBT保護。
在暖通空調(diào)、太陽能泵等許多終端應用中,平衡成本與性能具有挑戰(zhàn)性。
那么,節(jié)省材料清單(BOM)而又不犧牲系統(tǒng)性能的最佳方法是什么呢?
下面列舉了一些方法:
將高端和低端驅(qū)動器結合到一個封裝內(nèi)。一個三相逆變器需要六個IGBT柵極驅(qū)動器。你可以為每一個IGBT使用單獨的柵極驅(qū)動器,但是雙通道柵極驅(qū)動器可以提高設計的靈活性,降低BOM成本。
用自舉電路為柵極驅(qū)動器供電。無需贅言,任何高壓逆變器應用為了可靠運行都需要在柵極驅(qū)動器的初級和次級之間進行隔離。隔離式柵極驅(qū)動器的高端和低端可能需要不同的供電。自舉電源將對電源的要求降到一個,而不是為三相逆變器使用6個隔離的電源,降低了整體BOM成本和電路板空間。
使用簡單的比較器保護IGBT。通過感應電流和使用窗口比較器,可以探測出簡單的過載和短路。比較器輸出可以通過關斷功能關斷IGBT柵極驅(qū)動器。
除了IGBT,IGBT柵極驅(qū)動器和電流感應對三相逆變器級的成本和性能也有重要的影響。
考慮使用以下方法節(jié)省電流感應電路的BOM:
Shunt。
用Shunt代替尺寸偏大、成本較高的霍爾和磁通量門電流傳感器模塊,可以優(yōu)化感應電路成本和空間。我們也考慮了電流變壓器,但是與Shunt相比,電流變壓器有線性和性能方面的問題。同相位電流感應實現(xiàn)更好的感應性能(與支路電流感應相比)。
同相位電流感應意味著無論哪一個IGBT在切換,Shunt中都有恒定的電機電流流過(與支路電流感應中的噪聲切換電流相比)。另外,檢測端至端短路和端至地短路也很簡便。還可以使用兩個Shunt優(yōu)化成本,使用其他兩個感應電路的數(shù)據(jù)計算第三個相位的電流。考慮與Shunt一同使用隔離式放大器,而不是霍爾電流傳感器。為電流感應使用隔離式sigma-delta模擬器需要在軟件或硬件中執(zhí)行數(shù)字濾波器。隔離式放大器可以通過內(nèi)置SAR ADC接口與低成本微控制連接。
簡單的過電流保護。高帶寬隔離式放大器和比較器的反應時間短(<5至6μs),可以為逆變器提供快速過電流保護,從而允許在系統(tǒng)中使用具有成本效益的柵極驅(qū)動器。
請問您使用什么技術節(jié)省BOM?歡迎分享你的故事。
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