80C196MC波形发生器和智能功率模块在逆变器中的应用

孝结构紧凑，从而大大减小了整个装置的外形尺寸。下面结合PM100CSA120的内部结构来说明其原理和保护功能。

PM100CSA120 的内部结构如图3所示，六只IGBT反并联续流二极管连接成三相全桥电路。每一只IGBT都有相应的隔离驱动电路，所以驱动信号需要隔离后再进入模块，并且要给上桥臂每一个驱动模块提供单独的隔离直流电源，下桥臂因共地可共用一个直流电源。每一驱动电路都有完善的保护电路以防止器件损坏。这些保护包括以下几方面：

（1）控制电压低闭锁

IPM的内部控制电路需要15V直流电源，当这个电压因某种原因低于某个电压值（U1）或高于某个电压值（Uh）时，驱动电路自动闭锁，并且发出故障信号Fo以通知主控电路。

（2）温度保护电路

IPM内部有一个固定在底盘IGBT器件附近的温度传感器，当模块温度超过一定值To时，驱动电路自动闭锁直到模块温度降低到To以下为止，同时也发出故障信号Fo。

（3）过流保护

IPM可用电流传感型IGBT对模块进行在线监测，如果通过IPM的电流超过过电流门限值OC且持续时间达到toff(OC)时，保护电路将闭锁门极驱动并产生故障信号。这段持续时间是为了避免通过IPM的瞬时类峰所造成的保护误动。

（4）短路保护

如果发生短路，即电流超过短路电流门槛值SC时，保护将立即动作并发出信号。

以上保护电路可使功率器件因操作不当或控制故障而损坏泊可能性大大降低，更重要的是提高了系统的可靠性。其IPM内部最佳设计的驱动电路缩短了逆变装置的开发周期，从而也进一步提高了可靠性。

4 电路结构

使用IPM和80C196MC可使整个电路简洁明了。虽然IPM内部结构设计完善，但对于大功率逆变器仍然有必要提供合理的缓冲电路，以消除因线路电感而引起的过电压和du/dt。如上所述，PWM控制信号必须隔离后再进入IPM模式，并且需要给IPM内部驱动保护电路提供隔离的15V电源。输出经变压器后还要作滤波处理以获得良好的正弦波形。直流输入端的电压传感器和电流传感器用于为控制提供保护信号；交流输出端的电压电流互感器所提供的反馈信号用于自动调整逆变器的输出电压和频率，同时也可作为过载保护的依据。另外，载波频率不能太低，因为频率较低时，口音污染比较严重，而且影响输出波形；但是，载波频率也不能太高，因为高频的开关损耗较大，且较大的死区时间所占比例将使输出电压偏低。这就是80C196MC单片机片内波形发生器在产生SPWM波时必须在每个载波周期内中断一次的原因，如果载波频率过高，程序将频繁中断而使程序无法正常运行。所以最好选在10kHz～15kHz范围内。该结构除了工频变压器的体积稍大外，其它均不需要太大空间。具体电路如图4所示。

5 结束语

利用80C196MC的片仙波形发生器WFG可大大简化用于产生同步脉宽调制波形的控制软件和外部硬件，特别适用于控制三相交流电机和需要多个PWM输出的装置。而智能功率模块则将功率器件、驱动电路和保护逻辑电路集成于一体，并具有智能化保护功能，特别适合于电机控制和无源逆变器。实际证明，运用这些高集成度的专用器件可有效地提高系统的可靠性，缩短开发周期。现代微电子技术和电力电子技术日新月异，为集成度越来越高的微型计算机及外转帐芯片新技术开发提供了良好的基础，大大缩短了开发时间，提高了系统的可靠性。同样的，大功率电力电子器件的飞速发展也提供了这一便利。IPM集电力电子和微电子技术于一身，是一种很在前景的电力电子器件。