• 官方微信

    CA800二维码微平台 大视野

  • 工控头条

    CA800二维码工控头条App

当前位置:自动化网>自动化文库>技术指导>通过联锁栅极驱动器来提高三相逆变器的鲁棒性

通过联锁栅极驱动器来提高三相逆变器的鲁棒性

发布时间:2019-06-11 来源:中国自动化网 类型:技术指导 人浏览
分享到:
关键字:

VFD 变频驱动器 自动化解决方案

导读:

变频驱动器(VFD)是工业自动化机械的重要组成部分。它们能够高效地驱动泵、风扇、传送带、计算机数控机床和机器人自动化解决方案,有助于降低工厂的总能耗。

  变频驱动器(VFD)是工业自动化机械的重要组成部分。它们能够高效地驱动泵、风扇、传送带、计算机数控机床和机器人自动化解决方案,有助于降低工厂的总能耗。若VFD发生故障会直接导致机器停机,进而造成工厂停工和生产损失。因此,VFD的可靠性和鲁棒性是机器制造商和工厂业主的关键要求。
  
  图1所示的三相逆变器结构是VFD的核心,能够将整流后的电源电压转换为输出到电机的可变频率和可变电压。逆变器的鲁棒性是确保VFD鲁棒性的关键要素。

变频驱动器,自动化解决方案,VFD

图1:带隔离栅极驱动器的三相逆变器

  
  三相逆变器的关键组件是绝缘栅双极晶体管(IGBT)电源开关(通常集成在单个IGBT模块内)和控制IGBT栅极的隔离栅极驱动器。微控制器(MCU)产生彼此互补的高侧和低侧脉冲宽度调制(PWM)信号,在PWM信号转换期间插入死区时间。该死区时间确保顶部和底部IGBT栅极信号不会同时为高电平。
  
  MCU硬件故障或电机控制软件故障可能导致MCU的高侧和低侧PWM信号锁存为高电平。结果通过顶部和底部IGBT的交叉传导,导致直流总线短路。将电流传感器插入直流总线可检测过流情况,并通过栅极驱动器的启用/禁用管脚或将PWM信号驱动到栅极驱动器的缓冲器来禁用栅极驱动器。感测过流和关机之间的延迟通常为几微秒。但是,多次重复该感测序列会降低IGBT开关的可靠性和寿命。IGBT开关为VFD内部最昂贵的半导体元件。
  
  但如果两个栅极驱动器都没有响应伪PWM序列呢?无需使用额外的外部硬件,使用联锁法即可实现。
  
  联锁高侧和低侧栅极驱动器
  
  在图2所示的这种配置中,高侧驱动器仿真二极管的阳极连接到低侧驱动器仿真二极管的阴极。高侧驱动器仿真二极管的阴极连接到低侧驱动器仿真二极管的阳极。

  

变频驱动器,自动化解决方案,VFD

图2:联锁电路配置
  
  德州仪器在“具有光模拟输入栅极驱动器的200-480 VAC驱动器的三相逆变器参考设计”中测试了联锁电路配置的应用。
  
 用于200-480 VAC驱动器的三相逆变器参考设计
  
  立即下载设计
  
  如图3所示,在正常工作期间,PWM脉冲是互补的,要么正向偏置UCC23513的输入仿真二极管,要么反向偏置缓冲驱动电压为-5 V的隔离栅极驱动器。高反向电压UCC23513的仿真二极管可处理联锁配置中出现的反向电压。而电流控制电容隔离栅极驱动器不具有高反向电压处理能力,且不能联锁。在死区时间内,仿真二极管两端的电压为0 V。


变频驱动器,自动化解决方案,VFD

图3:带联锁的正常PWM操作
  
  有目的地插入负死区时间可让您检查联锁电路对来自MCU的故障PWM信号的响应。在图4中,您可看到,若两个MCU输出均为高电平,则栅极驱动器的输出为低电平。无论输入PWM信号如何,高侧和低侧栅极驱动器的输出都不会同时变为高电平,从而防止交叉传导。


变频驱动器,自动化解决方案,VFD

图4:联锁电路对来自MCU的故障PWM输入信号的响应
  

变频驱动器,自动化解决方案,VFD

表1:联锁操作
  
  您可将传统的光隔离栅极驱动器联锁,但它们不能带来更多的好处,比如更高的工作隔离电压;更高的共模瞬变抗扰度;在高达150°C的结温下工作,以及诸如较低的传播延迟和较低的脉冲宽度失真等改进的开关参数。
  
  采用业界标准的六管脚小外形封装,您无需任何额外的原理图或印刷电路板设计更改,即可通过简易交换轻松升级现有VFD中的逆变器。
  

本文地址:本文地址: http://www.ca800.com/apply/d_1o195c7bmcme1_1.html

拷贝地址

下一篇:皮尔磁:“模拟仿真”让一切准备就绪

免责声明:本文仅代表作者个人观点,与中国自动化网无关。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本站证实,对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺,请读者仅作参考,并请自行核实相关内容!