Isti močan MOSFET, uporaba različnih pogonskih vezij bo dobila različne preklopne značilnosti. Uporaba dobre zmogljivosti pogonskega vezja lahko povzroči, da naprava za preklop moči deluje v razmeroma idealnem preklopnem stanju, medtem ko skrajša preklopni čas, zmanjša preklopne izgube, namestitev učinkovitosti delovanja, zanesljivosti in varnosti je velikega pomena. Zato prednosti in slabosti pogonskega vezja neposredno vplivajo na delovanje glavnega vezja, racionalizacija zasnove pogonskega vezja je vedno bolj pomembna. Majhna velikost tiristorja, majhna teža, visoka učinkovitost, dolga življenjska doba, enostaven za uporabo, lahko enostavno zaustavi usmernik in pretvornik in ne more spremeniti strukture vezja pod predpostavko spreminjanja velikosti usmernika ali inverterskega toka. IGBT je kompozit naprava odMOSFETin GTR, ki ima značilnosti hitre preklopne hitrosti, dobre toplotne stabilnosti, majhne pogonske moči in preprostega pogonskega vezja ter ima prednosti majhnega padca napetosti v stanju, visoke vzdržljive napetosti in visokega sprejemnega toka. IGBT kot glavna izhodna močnostna naprava, zlasti na mestih z visoko močjo, se pogosto uporablja v različnih kategorijah.
Idealno pogonsko vezje za preklopne naprave MOSFET visoke moči mora izpolnjevati naslednje zahteve:
(1) Ko je preklopna cev za napajanje vklopljena, lahko pogonsko vezje zagotovi hitro naraščajoči osnovni tok, tako da je dovolj pogonske moči, ko je vklopljeno, s čimer se zmanjša izguba ob vklopu.
(2) Med prevajanjem preklopne cevi lahko osnovni tok, ki ga zagotavlja pogonsko vezje MOSFET, zagotovi, da je napajalna cev v stanju nasičenega prevoda pod kakršnimi koli pogoji obremenitve, kar zagotavlja sorazmerno nizko izgubo prevodnosti. Da bi skrajšali čas shranjevanja, mora biti naprava pred zaustavitvijo v stanju kritične nasičenosti.
(3) zaustavitev, pogonsko vezje mora zagotavljati zadosten povratni osnovni pogon, da hitro izvleče preostale nosilce v osnovnem območju, da se skrajša čas shranjevanja; in dodajte izklopno napetost povratne prednapetosti, tako da kolektorski tok hitro pade, da se skrajša čas pristanka. Seveda je zaustavitev tiristorja še vedno v glavnem posledica padca napetosti povratne anode za dokončanje zaustavitve.
Trenutno tiristorski pogon s primerljivim številom samo skozi izolacijo transformatorja ali optičnega sklopnika za ločitev nizkonapetostnega konca in visokonapetostnega konca, nato pa prek pretvorbenega vezja za pogon tiristorskega prevoda. Na IGBT za trenutno uporabo več pogonskih modulov IGBT, ampak tudi integriranega IGBT, samovzdrževanja sistema, samodiagnoze in drugih funkcionalnih modulov IPM.
V tem prispevku za tiristor, ki ga uporabljamo, načrtujemo eksperimentalno pogonsko vezje in zaustavimo pravi preizkus, da dokažemo, da lahko poganja tiristor. Kar zadeva pogon IGBT, ta dokument v glavnem predstavlja trenutne glavne vrste pogona IGBT, kot tudi njihovo ustrezno pogonsko vezje in najpogosteje uporabljen izolacijski pogon optičnega sklopnika za zaustavitev simulacijskega eksperimenta.
2. Študija tiristorskega pogonskega vezja na splošno so pogoji delovanja tiristorja:
(1) tiristor sprejme obratno anodno napetost, ne glede na to, kakšno napetost sprejme vrata, je tiristor v izklopljenem stanju.
(2) Tiristor sprejme anodno napetost naprej, le v primeru, da vrata sprejmejo pozitivno napetost, je tiristor vključen.
(3) Tiristor v stanju prevodnosti, le določena pozitivna anodna napetost, ne glede na napetost vrat, tiristor vztraja pri prevodnosti, to je po prevodu tiristorja se vrata izgubijo. (4) tiristor v stanju prevodnosti, ko se napetost (ali tok) glavnega vezja zmanjša na skoraj nič, se tiristor izklopi. Izberemo tiristor TYN1025, njegova vzdržljiva napetost je 600V do 1000V, tok do 25A. zahteva, da je pogonska napetost vrat 10 V do 20 V, pogonski tok je 4 mA do 40 mA. in njegov vzdrževalni tok je 50 mA, tok motorja je 90 mA. amplituda prožilnega signala DSP ali CPLD do 5 V. Najprej, dokler je amplituda 5V v 24V, nato pa prek izolacijskega transformatorja 2:1 za pretvorbo 24V sprožilnega signala v 12V sprožilni signal, medtem ko je dokončana funkcija zgornje in spodnje napetostne izolacije.
Načrt in analiza eksperimentalnega vezja
Prvič, ojačevalno vezje, zaradi vezja izolacijskega transformatorja v zadnji stopnjiMOSFETNaprava potrebuje 15 V prožilni signal, zato je treba najprej amplitudo 5 V prožilnega signala spremeniti v 15 V prožilni signal, prek 5 V signala MC14504, pretvorjenega v 15 V signal, in nato prek CD4050 na izhodu 15 V pogonskega signala, kanal 2. je povezan z vhodnim signalom 5V, kanal 1 je povezan z izhodom Kanal 2 je povezan z vhodnim signalom 5V, kanal 1 je povezan z izhodom 15V prožilnega signala.
Drugi del je vezje izolacijskega transformatorja, glavna funkcija vezja je: 15V sprožilni signal, pretvorjen v 12V sprožilni signal za sprožitev zadnjega dela tiristorskega prevoda in za 15V sprožilni signal in razdaljo med hrbtom oder.
Načelo delovanja vezja je: zaradiMOSFETIRF640 pogonska napetost 15 V, tako da, najprej, v J1 dostop do 15 V pravokotnega signala, prek upora R4, priključenega na regulator 1N4746, tako da je sprožilna napetost stabilna, vendar tudi, da sprožilna napetost ni previsoka , zažgal MOSFET in nato na MOSFET IRF640 (pravzaprav je to preklopna cev, nadzor zadnjega dela odpiranja in zapiranja. Nadzor zadnjega dela vklopa in izklopa), po nadzoru delovni cikel pogonskega signala, da lahko nadzorujete čas vklopa in izklopa MOSFET-a. Ko je MOSFET odprt, enako njegovemu D-polu ozemljitve, izklopljen, ko je odprt, po zalednem vezju enakovredno 24 V. In transformator skozi spremembo napetosti naredi desni konec 12 V izhodnega signala . Desni konec transformatorja je povezan z usmerniškim mostičkom, nato pa se signal 12 V oddaja iz konektorja X1.
Težave, ki so se pojavile med poskusom
Najprej, ko je bilo napajanje vklopljeno, je nenadoma pregorela varovalka, kasneje pa je bilo pri preverjanju vezja ugotovljeno, da je prišlo do težave z začetno zasnovo vezja. Na začetku, da bi izboljšali učinek njegovega izhoda preklopne cevi, je 24V ozemljitev in 15V ozemljitvena ločitev, zaradi česar je pol G vrat MOSFET-a enakovreden zadnjemu delu S pola, odložen, kar povzroči lažno proženje. Zdravljenje je, da skupaj povežemo ozemljitev 24 V in 15 V in spet zaustavimo poskus, vezje deluje normalno. Povezava tokokroga je normalna, vendar ko sodelujete v pogonskem signalu, toploti MOSFET, plus pogonskem signalu za določen čas, varovalka pregori, nato pa dodate pogonski signal, varovalka neposredno pregori. Preverite vezje in ugotovili, da je delovni cikel visoke ravni pogonskega signala prevelik, zaradi česar je čas vklopa MOSFET predolg. Zasnova tega vezja naredi, ko je MOSFET odprt, 24 V dodan neposredno na konce MOSFET-a in ni dodan upor za omejevanje toka, če je čas vklopa predolg, da bi bil tok prevelik, pride do poškodbe MOSFET-a, potreba po uravnavanju delovnega cikla signala ne sme biti prevelika, na splošno v 10% do 20% ali tako.
2.3 Preverjanje pogonskega vezja
Da bi preverili izvedljivost pogonskega vezja, ga uporabimo za pogon tiristorskega vezja zaporedno med seboj, tiristor zaporedno med seboj in nato protivzporedno, dostop do vezja z induktivno reaktanco, napajanje je vir izmenične napetosti 380 V.
MOSFET v tem vezju sproži signal tiristorja Q2, Q8 prek dostopa G11 in G12, medtem ko Q5, Q11 sproži signal prek dostopa G21, G22. Preden je pogonski signal prejet na nivo vrat tiristorja, se vrata tiristorja povežejo z uporom in kondenzatorjem, da bi izboljšali sposobnost proti motnjam tiristorja. To vezje je povezano z induktorjem in nato vstavljeno v glavno vezje. Po nadzoru prevodnega kota tiristorja za nadzor velikega induktorja v času glavnega vezja, zgornjega in spodnjega tokokroga faznega kota razlike sprožilnega signala pol cikla, zgornji G11 in G12 je sprožilni signal do konca skozi pogonsko vezje sprednje stopnje izolacijskega transformatorja sta izolirana drug od drugega, spodnja G21 in G22 sta prav tako izolirana od signala na enak način. Dva sprožilna signala sprožita anti-vzporedno tiristorsko vezje pozitivno in negativno prevodnost, zgoraj 1 kanal je povezan s celotno napetostjo tiristorskega vezja, v tiristorskem prevodu postane 0, 2, 3 kanal pa je povezan s tiristorskim vezjem gor in dol cestni sprožilni signali, 4 kanal se meri s pretokom celotnega tiristorskega toka.
2 kanal izmerjen pozitiven sprožilni signal, sprožen nad prevodom tiristorja, tok je pozitiven; 3 kanal izmeril povratni sprožilni signal, ki sproži spodnji tokokrog prevodnosti tiristorja, tok je negativen.
3. Pogonsko vezje IGBT seminarja Pogonsko vezje IGBT ima veliko posebnih zahtev, povzetih:
(1) pogonska hitrost naraščanja in padca napetostnega impulza mora biti dovolj velika. igbt vklopi, se vodilni rob napetosti strmih vrat doda vratom G in oddajniku E med vrati, tako da se hitro vklopi, da se doseže najkrajši čas vklopa, da se zmanjšajo izgube pri vklopu. Pri izklopu IGBT mora pogonsko vezje vrat zagotoviti, da je pristajalni rob IGBT zelo strma zaustavitvena napetost, za vrata IGBT G in oddajnik E pa med ustrezno povratno prednapetostjo, tako da se IGBT hitro zaustavi, skrajša čas zaustavitve, zmanjša izguba zaustavitve.
(2) Po prevodu IGBT morata biti pogonska napetost in tok, ki ga zagotavlja pogonsko vezje vrat, zadostna amplituda za pogonsko napetost in tok IGBT, tako da je izhodna moč IGBT vedno v nasičenem stanju. Prehodna preobremenitev, pogonska moč, ki jo zagotavlja pogonsko vezje vrat, mora zadostovati, da zagotovi, da IGBT ne zapusti območja nasičenosti in se ne poškoduje.
(3) Pogonsko vezje vrat IGBT mora zagotavljati pozitivno pogonsko napetost IGBT, da sprejme ustrezno vrednost, zlasti v procesu delovanja kratkega stika opreme, ki se uporablja v IGBT, mora biti pozitivna pogonska napetost izbrana na najmanjšo zahtevano vrednost. Preklopna uporaba napetosti vrat IGBT mora biti 10V ~ 15V za najboljše.
(4) Postopek izklopa IGBT, negativna prednapetost, ki se uporablja med vrati in oddajnikom, vodi do hitrega izklopa IGBT, vendar je ne smemo jemati preveliko, navadno -2V do -10V.
(5) v primeru velikih induktivnih obremenitev je prehitro preklapljanje škodljivo, velike induktivne obremenitve v IGBT hitrem vklopu in izklopu bodo povzročile visoko frekvenco in visoko amplitudo ter ozko širino konice napetosti Ldi / dt , konice ni enostavno absorbirati, enostavno oblikovati poškodbe naprave.
(6) Ker se IGBT uporablja v visokonapetostnih mestih, mora biti pogonsko vezje s celotnim krmilnim vezjem v potencialu resne izolacije, običajne uporabe izolacije optične sklopke za visoke hitrosti ali izolacije sklopke transformatorja.
Stanje pogonskega tokokroga
Z razvojem integrirane tehnologije se trenutno vezje pogona vrat IGBT večinoma krmili z integriranimi čipi. Način nadzora je še vedno v glavnem tri vrste:
(1) vrsta neposrednega proženja brez električne izolacije med vhodnim in izhodnim signalom.
(2) transformatorski izolacijski pogon med vhodnimi in izhodnimi signali z uporabo impulzne izolacije transformatorja, nivo izolacijske napetosti do 4000 V.
Obstajajo 3 naslednji pristopi
Pasivni pristop: izhod sekundarnega transformatorja se uporablja za neposredno krmiljenje IGBT, zaradi omejitev izenačevanja volt-sekunde pa je uporaben samo na mestih, kjer se delovni cikel ne spremeni veliko.
Aktivna metoda: transformator zagotavlja samo izolirane signale, v sekundarnem plastičnem ojačevalnem vezju za pogon IGBT je valovna oblika pogona boljša, vendar je treba zagotoviti ločeno pomožno napajanje.
Metoda samonapajanja: impulzni transformator se uporablja za prenos tako pogonske energije kot visokofrekvenčne tehnologije modulacije in demodulacije za prenos logičnih signalov, razdeljen na pristop samonapajanja tipa modulacije in samonapajanje tehnologije časovne delitve, pri kateri modulacija -vrsta samonapajalne moči do usmerniškega mostu za ustvarjanje potrebnega napajanja, visokofrekvenčna modulacija in demodulacijska tehnologija za prenos logičnih signalov.
3. Stik in razlika med tiristorskim in IGBT pogonom
Pogonsko vezje tiristorja in IGBT ima razliko med podobnim središčem. Prvič, dva pogonska vezja sta potrebna za izolacijo stikalne naprave in krmilnega vezja drug od drugega, da se izognete vplivu visokonapetostnih tokokrogov na krmilno vezje. Nato se oba uporabita za pogonski signal vrat, da sprožita preklopno napravo. Razlika je v tem, da tiristorski pogon potrebuje tokovni signal, medtem ko IGBT potrebuje napetostni signal. Po prevajanju stikalne naprave so vrata tiristorja izgubila nadzor nad uporabo tiristorja, če želite izklopiti tiristor, je treba sponke tiristorja dodati povratni napetosti; in zaustavitev IGBT je treba dodati samo vratom negativne pogonske napetosti, da zaustavite IGBT.
4. Sklep
Ta dokument je v glavnem razdeljen na dva dela pripovedi, prvi del zahteve tiristorskega pogonskega vezja, da se ustavi pripoved, zasnova ustreznega pogonskega vezja in zasnova vezja se s simulacijo uporabi za praktično tiristorsko vezje in eksperimentiranje za dokazovanje izvedljivosti pogonskega vezja, eksperimentalni proces, na katerega naletimo pri analizi težav, se ustavi in obravnava. Drugi del glavne razprave o IGBT na zahtevo pogonskega vezja in na tej podlagi za nadaljnjo uvedbo trenutnega pogosto uporabljenega pogonskega vezja IGBT in glavnega izolacijskega pogonskega vezja optičnega sklopnika za zaustavitev simulacije in eksperimentiranja, da se dokaže izvedljivost pogonskega vezja.
Čas objave: 15. aprila 2024
