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IGBT-IPM智能模块计及其在SVG装置中的应用

时间:12-26 来源:互联网 点击:

  1 引言

  电力系统中大功率电力电子装置的开关元件主要是晶闸管和GTO。但是,随着近年来双极功率晶体管及功率的问世以及生产技术的成熟,这些开关元件凭借自身优越的性能逐渐替代了晶闸管和GTO,并朝着节能、轻便、小型化的方向迅速发展。IGBT-IPM?Intelligent Power Module)智能模块正是其中的代表之一,它将IGBT单元、驱动电路、保护电路等结合在一个模块之中,利用这些优越的特性可极大地提高实际应用系统的稳定性?同时可简化设计的难度?缩小装置的体积。

  2 IGBT智能模块的主要特点

  与过去IGBT模块和驱动电路的组合电路相比,IGBT-IPM内含驱动电路且保护功能齐全,因而可极大地提高应用系统整机的可靠性。本文将要介绍的是富士电机最新推出的R系列IPM智能功率模块7MBP100RA-120的主要特点和使用情况。它除了具有体积小、可靠性高、价格低廉等优点以外,还具有以下主要功能:

  ●内含驱动电路。该模块同时具有软开关特性,可控制IGBT开关时的dV/dt和浪涌电压;用单电源驱动时,无需反向偏压电源;并可防止误导通。关断时,IGBT栅极低阻抗接地可防止噪音等引起VGE上升而误导通;模块中的每个IGBT的驱动电路都设计了最佳的驱动条件。

  ●内含各种保护电路。每个IGBT都具有过流保护(OC)、负载短路保护(SC)、控制电源欠压保护(UV)和过热保护(OH)等功能。

  ●内含报警输出功能。当出现上述保护动作时,可向控制IPM的微机系统输出报警信号。

  ●包含有制动电路。内含制动单元的IPM模块,用此单元可以抑制PN端子间的电压升高。

  图1为该IGBT-IPM智能模块的内部结构图,图中的前置驱动部分包括驱动放大、短路保护、过流保护、欠压闭锁、管心过热保护等功能电路。图中,各个引脚和端子的标号列于表1。

  表1 IGBT-IPM智能模块的脚及端子标号

端子标号

内 容

P,N经过整流变换平滑滤波后的主电源Vd的输入端子。P:+端,N:-端
B制动输出端子:再生制动电阻电流的输出端子。不用时,建议接到P或N上
U,V,W模块的3相输出端子
(1)GND U,(3)Vcc UU相上臂控制电源Vcc输入。Vcc U:+端;GNDU:-端
(4)GND V,(6)Vcc VV相上臂控制电源Vcc输入。Vcc V:+端;GNDV:-端
(7)GND W,(9)Vcc WW相上臂控制电源Vcc输入。Vcc W:+端;GNDW:-端
(10)GND,(11)Vcc下臂公用控制电源Vcc输入。Vcc:+端;GND:-端
(2)U,(5)V,(8)W下臂U,V,W相控制信号输入
(13)X,(14)Y,(15)Z下臂X,Y,Z相控制信号输入
(12)DB,(16)ALMDB为下臂相控制信号输入,ALM为保护电路动作时的报警信号输出

  1 引言

  电力系统中大功率电力电子装置的开关元件主要是晶闸管和GTO。但是,随着近年来双极功率晶体管及功率的问世以及生产技术的成熟,这些开关元件凭借自身优越的性能逐渐替代了晶闸管和GTO,并朝着节能、轻便、小型化的方向迅速发展。IGBT-IPM?Intelligent Power Module)智能模块正是其中的代表之一,它将IGBT单元、驱动电路、保护电路等结合在一个模块之中,利用这些优越的特性可极大地提高实际应用系统的稳定性?同时可简化设计的难度?缩小装置的体积。

  2 IGBT智能模块的主要特点

  与过去IGBT模块和驱动电路的组合电路相比,IGBT-IPM内含驱动电路且保护功能齐全,因而可极大地提高应用系统整机的可靠性。本文将要介绍的是富士电机最新推出的R系列IPM智能功率模块7MBP100RA-120的主要特点和使用情况。它除了具有体积小、可靠性高、价格低廉等优点以外,还具有以下主要功能:

  ●内含驱动电路。该模块同时具有软开关特性,可控制IGBT开关时的dV/dt和浪涌电压;用单电源驱动时,无需反向偏压电源;并可防止误导通。关断时,IGBT栅极低阻抗接地可防止噪音等引起VGE上升而误导通;模块中的每个IGBT的驱动电路都设计了最佳的驱动条件。

  ●内含各种保护电路。每个IGBT都具有过流保护(OC)、负载短路保护(SC)、控制电源欠压保护(UV)和过热保护(OH)等功能。

  ●内含报警输出功能。当出现上述保护动作时,可向控制IPM的微机系统输出报警信号。

  ●包含有制动电路。内含制动单元的IPM模块,用此单元可以抑制PN端子间的电压升高。

图1为该IGBT-IPM智能模块的内部结构图,图中的前置驱动部分包括驱动放大、短路保护、过流保护、欠压闭锁、管心过热保护等功能电路

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