Résumé: IGBT commute pendant di / dt et de la taille du / dt détermine le dépassement de courant, et la taille du dépassement de tension de pertes. Est un stable et un travail efficace de l'IGBT, pour fournir un di / dt et du / dt conducteur de grille sur la base de la rétroaction, lors de l'ouverture de l'IGBT, et di / dt est proportionnel à la grille-réaction de courant contrôlable; De même, l'arrêt IGBT lorsqu'il est cassé, le du / dt est proportionnel à la grille de rétroaction de courant contrôlable. En ajustant la valeur de la grille-réaction de courant pour obtenir un contrôle du di / dt et du / dt et de courant de crête, et ainsi supprimer la génération de dommages de surtension. La simulation et les résultats expérimentaux vérifient l'exactitude et la faisabilité de l'analyse théorique.
TN432
A
10,16157 / j.issn.0258-7998.173192
format de citation chinois: Du Xiang, droite Chen, Jing Wang Qun, et IGBT attaque de grille actif méthode actuelle sur la base de la rétroaction Technologie électronique, 2018,44 (4): 33-36.
Anglais format de citation: Du Xiang, Chen Quan, Wang Qunjing, et al. Etude de la méthode grille d'entraînement actif IGBT sur la base de la rétroaction de courant . Application de la technique électronique, 2018,44 (4): 33-36.
0 introduction
Avec IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) La technologie est devenue plus sophistiquée et la technologie des procédés de fabrication intégrée, ses bonnes caractéristiques de commutation sont largement utilisés dans le domaine de développement des énergies nouvelles et réseaux intelligents. Dans les fréquences de plus en plus élevées IGBTs en cours d'utilisation, le tour en cours de générer instantanément remise des gaz et dépassement de tension, affectant gravement le fonctionnement fiable de l'IGBT . Par conséquent, le contrôle di / dt à tour-temps d'arrêt de l'ouverture du IGBTs / dt devient la taille d'un point d'accès.
Ces dernières années, le tour-IGBTs pendant et Arrêter suppression de courant et de tension a un certain dépassement de la recherche fondamentale. Document a proposé un bord d'impulsion d'attaque des techniques de modulation, ce procédé augmente la charge de travail du DSP ne convient pas pour une utilisation à haute fréquence. Wenxian résistance de grille classique et le procédé d'augmentation du circuit de verrouillage pour supprimer excessive di / dt et du / dt, ce procédé introduit une perte de résistance de grille ne peuvent pas être ignorées. Document de est donnée à une porte d'IGBT source active la commande en boucle de courant, l'influence excessive de facteurs tels processus réglementaire, ce qui déstabilise l'IGBT off. Dans cet article, quand une sorte de di / dt et la porte IGBT procédé de commande du / dt en fonction de la rétroaction prévu deux paramètres réglables alpha et bêta de paramètre], ajusté pour obtenir la rétroaction de courant à la grille de l'IGBT à l'allumage et désactiver correspondant à la di / dt et di / dt contrôle, pour parvenir à une suppression du dépassement de courant et de tension. Améliorer la fiabilité du système, la durée de vie prolongée de l'appareil.
L'analyse du circuit de commutation IGBT 1
Afin de simuler le comportement des caractéristiques pertinentes des commutateurs IGBT, il est efficace pour la simulation et l'expérimentation à double plate-forme de test d'impulsion. demi-pont de test circuit équivalent représenté sur la figure 1, étant donné que les diodes en place du tube dans l'IGBT off normalement à l'état, et peut donc être une récupération rapide.
Afin de protéger l'IGBT, normalement un IGBT avec diode anti-parallèle en tant que sujets, à son tour, IGBT, étant donné que la diode de roue libre agissant sur le tube, le courant du courant d'émetteur est superposé, le pic de courant Icp apparaît, la valeur de la formule ( ) représentée sur la figure.
Dans lequel, i (off) de chaque période de courant, v (arrêt) lorsque la tension de chaque période inactive lorsque IGBT est éteint.
i (e), v (le) et le di / dt racontai , i (off), v (off) et du / dt et, par conséquent, que l'IGBT afin de réduire di / dt et du / dt, et la perte est également réduite IGBT.
di / dt 2 Analyse de la commande de tour IGBT
Tourner le modèle de contrôle IGBT di / dt représenté sur la Fig.
Emetteur de l'IGBT en série avec une inductance LE, lorsqu'il est ouvert, LE est généré proportionnel à di / dt dépassement tension UL. Cette tension en un courant est amené au paramètre de réglage circuit de porte, pour assurer une régulation commandée par rétroaction du courant de grille, contrôlant ainsi la variation di / dt au cours de son tour.
contrôles circuit d'analyse et de commander l'ouverture 2.1
Comme représenté sur la. Figure 3, pour la réalisation de la valeur de tension dans la valeur courante de la variable, le circuit de miroir de courant à l'aide du module de commande commande de tension. La résistance R1 = R2 = R5 = R6, R3 = R4 où R4 circulant à travers la tension lorsque la tension d'entrée est égale à UL. Depuis l'ampli op fonctionnalité « court virtuel » et « off imaginaire », la tension qui coule dans l'amplificateur est égal à zéro, qui coule à travers la résistance R4 et la tension circule à travers la résistance est égale à R0 tension. Un tel contrôle de la valeur de la résistance R0, obtenir une rétroaction de courant contrôlable IL, comme représenté dans l'équation (5).
Circuit d'analyse et de contrôle di / dt ouverture de commande 2.2
A partir de la figure 4, l'émetteur de l'IGBT en série avec une bobine d'inductance de rétroaction passive LE, LE IGBT tour quand une rétroaction négative de la valeur de la tension UL, la formule (6) représenté sur la figure.
Par la formule (5) et (6) que la valeur est une rétroaction positive courant IL. IL ne peut pas être directement appliquée à la grille, afin de ne pas avoir un impact sur le courant de grille est requis par l'introduction d'un Q5 du circuit de miroir, Q6 composé de courant circulant à travers Q6 circule à travers le miroir pour le circuit de contre-réaction à la grille du Q5. Ainsi, pour parvenir à une régulation du courant de grille IGBT pendant son tour, di / dt tour IGBT de commande obtenu, de formule (7) représentée sur la figure.
Lorsque, gm est la transconductance du dispositif de commutation (A / V), VT est une tension de seuil de grille (V), Rg est la résistance de grille (), IL est le courant (A) circulant à travers l'émetteur, Cgc est un dispositif de commutation la porte - capacité (F) entre le collecteur, la grille du dispositif de commutation est Cge - capacité (F) entre l'émetteur, la tension de commande Vcc est une tour de grille, prendre 15 V.
du / dt analyse de contrôle 3 hors IGBT
Lorsque l'IGBT est désactivé du / dt modèle de contrôle représenté sur la Fig.
Un condensateur en parallèle avec le collecteur du transistor IGBT CQ, lorsque l'IGBT est mis hors tension, le condensateur CQ commence à se décharger, la génération d'une somme proportionnelle au courant de dépassement et de courant de grille du / dt de. En ajustant les paramètres du circuit, pour assurer une régulation du courant de grille, réglant ainsi le changement lorsque l'IGBT est mis hors tension du / dt.
Le circuit de commande et une analyse de contrôle 3.1 OFF
6, la valeur courante à la valeur actuelle d'une variable dans IQ, le circuit de commande en utilisant un miroir de courant de commande de circuit de source de courant. étant donné que le « court virtuel » et « virtuelles-off » caractéristiques de l'amplificateur opérationnel, le courant circulant dans l'amplificateur opérationnel est égal à zéro, lorsque le courant d'entrée de QI, tous les flux de courant à travers la résistance R1. Et par le Ui = Uo, de sorte que la valeur de commande de la résistance R2, il est possible d'obtenir une valeur de courant commandée Io, la formule (8).
Analyse du circuit et de contrôle 3.2 Arrêt / dt commande
La figure 7 montre que, lorsque l'IGBT est désactivée, les mises en décharge de CQ, décharge 2IQ courant, par Q1, circuit de miroir Q2 constitué par un courant divisé en deux valeurs de courant pour le courant Iq, 2IQ valeur courante de formule (9 ) représentée sur la figure.
Par la formule (8) peut être vu à travers le miroir de courant de commande de source de courant à deux reprises, pour convertir le courant IQ. Lors du réglage des paramètres ß, doivent satisfaire bêta] < 1, pour empêcher le condensateur de compensation de puissance réactive CQ. De même, après que le circuit de miroir de circuit post-étage Q3, Q4 composé d'un courant circulant à travers Q3? IQ Zhuo de circuler à travers le Q4 miroir, Q1 et le courant de Q4 est superposé (1-) IQ, à son tour ramenée à la grille pour réaliser la régulation de la mise hors circuit de courant de grille, lorsque l'IGBT est mis hors tension du / dt contrôle, comme représenté dans l'équation (10).
Dans lequel, VEE est une tension de blocage grille de commande (V), en prenant -15 V.
4 simulation et expérience
4.1 Analyse Simulation
Sabre logiciel intégré dans la simulation de circuit de test à double impulsion IGBT, sélection du modèle IGBT IR produit IRGPC50s, la fréquence de commutation de 10 kHz; LS inductance valeur est définie à 3 uH; valeur d'inductance rétroaction sélection 10 nH, la valeur de capacité de retour de sélection 20 pF , la valeur de réglage 2: 1,3: 1,4: 1, est de 1: 2, 1: 3, 1: 4 correspondant à l'ouverture du di / dt et hors tension du / dt formes d'onde de simulation de la Fig. la figure 8.
(A) et 8 (b) des formes d'onde simulée peut être vu sur la Fig. 8, avec l'augmentation du paramètre , le di / dt de l'IGBT lors de son tour correspondant sera plus petite. Devient plus petite que le paramètre de l'IGBT correspondant est désactivé lorsque du / dt diminue.
4.2 Analyse expérimentale
Afin de vérifier l'exactitude de l'analyse théorique et la simulation, nous avons construit une plate-forme d'expérience à double impulsion. Expérience: paramètres de modèle IGBT Hgtg20n120cn, la fréquence de commutation de 10 kHz, inductance LS valeur 1 uH; valeur d'inductance de rétroaction sélection 10 nH, la valeur de capacité de la rétroaction sélectionner 20 pF. Réglage de la valeur de 2: 1,3: 1,4: 1 et la valeur de 1: 2,1: 3,1: 4 formes d'ondes expérimentales correspondant à l'ouverture de di / dt et hors tension du / dt sur la figure 9. Fig.
La Fig. 9 (a) et 9 (b) sont fermés et ouverts lorsque l'IGBT di / dt et du / dt correspondant à la forme d'onde, la vérification expérimentale, avec l'augmentation du paramètre , le tour correspondant à IGBT di / dt avec le diminue. Devient plus petite que le paramètre de l'IGBT correspondant est désactivé lorsque du / dt diminue.
A 500 V / 50 A conditions expérimentales, le tableau 1 montre les différentes données IGBT de test correspondant au paramètre dans l'ouverture. Le tableau 2 montre les différentes données d'essai de mise hors circuit IGBT correspondant au paramètre .
Le tableau 1 et le tableau 2 que, avec l'augmentation du paramètre , le Irr correspondant diminue à la fin de IGBT, d'augmenter le temps d'ouverture, tourner sur la perte est réduite. Comme devient petit paramètre, l'augmentation du hors-temps, turn-off perte turn-off de temps Vos IGBTs sera plus petit correspondant, devient plus petite.
5. Conclusion
La méthode de commande d'entraînement de ce document peut être obtenue tour IGBT di / dt contrôle et hors du / dt. En ajustant le paramètre peut réguler les changements IGBT turn-di / dt, le réglage paramètre peut effectivement réguler le changement du / dt de l'IGBT est mis hors tension, ce qui supprime les dommages de surtension au moment de l'IGBT tourner dépassement de courant et hors tension, efficacement induire en erreur l'interrupteur d'inhibition est activée. Tout en réduisant la perte au turn-off IGBTs, permettent d'améliorer la fiabilité opérationnelle du IGBTs, de prolonger la durée de vie de l'appareil.
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Informations sur l'auteur:
Du Xiang 1,2, CHEN Quan 1,3, 2,3 Jing Wang Qun, Xu Peng Accrocher 1,2
(1. École de génie électrique et de l'automatisation, Université de l'Anhui, Hefei 230601;
2. Laboratoire commun de haute technologie des moteurs et de contrôle d'économie d'énergie de l'Université nationale Anhui locale, Hefei 230601;
3. Ministère de l'Education, Centre de recherche en génie Anhui Power Quality à l'Université, Hefei 230601)
