大功率弧焊逆变电源的IGBT保护技术

率越低。其单片机程序过程如图5所示：

　　

　　这与传统的简单限流或直接关闭IGBT的控制方式有本质的区别，它是利用单片机的智能性改变其工作方式来保护IGBT的安全，从而可靠的保证IGBT的安全。
　　3.3　过流保护
　　过流对IGBT来说，是产生原因最复杂、发生次数最多、损坏概率最高的事件，也是国内弧焊逆变电源容易损坏的主要原因。IGBT正常工作时，导通期间的电流包括开通时的尖峰、折算到原边的焊接电流和关断时的拖尾电流。在设计IGBT的过流保护时，主要可采取以下三条措施：首先选择IGBT器件时，使其最大工作电流只占IGBT
　　的30%左右，其目的就是要使IGBT的安全工作区尽可能在一些，以避免IGBT的擎住效应；其次针对元器件失效等偶发性故障，如输出失控、IGBT损坏、功率变压器击穿、短路、高频整流快恢复二极管损坏引起的过电流行为，应设计保护电路为立即保护型。即保护电路动作后，切断供电电源，停止逆变电源工作；最后，对元器件并没有失效，而是由于某种其它原因如负载突然加大造成的过流，可尝试采用一种慢降栅压的电路来实现如图6：

　　

　　图6

　　正常工作时，因故障检测二极管的导通，将a点的电压钳位在稳压二极管的击穿电压以下，晶体管始终保持截止状态。当电路发生过流或短路故障时，上的上升，a电压随之上升，到一定值时，击穿，通，b点电压下降，电容通过电阻充电，电容电压从零开始上升，当电容电压上升约1.4V时，晶体管开通，栅极电压随电容电压的上升而下降，通过调节的数值，可控制电容的充电速度，进而控制的下降速度；当电容电压上升到稳压二极管的击穿电压时，击穿，被钳位在一固定的数值上，慢降栅压过程结束，同时驱动电路通过光耦输出过流信号传送至单片机，此时单片机发出声光报警并开始运行延时程序。如果在单片机的延时过程中，故障信号消失了，则a点电压降低， 恢复载止，通过放电，d点电压升高，也恢复截止，上升，电路恢复正常工作状态，单片机自动进行复位。如果单片机在延时结束后，故障信号仍存在则由单片机切断所有IGBT的输入脉冲，设备停止工作，此时要通过手动复位才能恢复正常工作。这种电路既能保护逆变电路和IGBT的安全，又不会在瞬时过流时中断逆变电源工作所以是一种非常有效的保护方式。
　　3.4　过热保护
　　在焊接工作时由于工作环境恶劣，流过IGBT电流很大，并且开关频率较高，所以器件的损耗也较大，如果热量不能及时散掉，使结温
超过
，则会引起IGBT的损坏，在热设计时还要考虑在短路和过载时，IGBT也不能过热而损坏。适当加大散热系统是保护焊接电源正常工作的必要条件，但由于散热系统不可能无限制扩大，所以要在靠近IGBT处安装一温度继电器来检测IGBT的工作温度。当温度超过所设定的最高温度时切断IGBT的输入，保护其安全。
　　4　结语
　　本文介绍了利用硬件保护电路并结合单片机的程序对弧焊逆变电源中IGBT进行保护的方法和措施。该方法不仅从硬件电路上设计了可靠的保护电路，而且还利用单片机的程序来对设备工作状态进行判断后选择工作方式来间接对IGBT进行保护，这样不仅保护了IGBT的安全还保证了该电源即使在恶劣的环境的中也能可靠稳定的工作。所以在实际应用中只要我们考虑到IGBT的不同容量、型号并参考以上方法采取相应的保护措施就可以达到满意的效果。