《逆變器過(guò)流保護(hù)》PPT課件.ppt

1、逆變器過(guò)流保護(hù),合肥工業(yè)大學(xué) 電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院201112,逆變器過(guò)流的機(jī)理,當(dāng)逆變器工作時(shí)，應(yīng)該充分考慮到器件所能處理的電流能力。并防止過(guò)電流現(xiàn)象產(chǎn)生。出現(xiàn)過(guò)流的原因： （1）負(fù)載阻抗太??； （2）橋臂短路直通。,直通過(guò)流,負(fù)載過(guò)流,防直通保護(hù),直通在橋式電路中是致命的，產(chǎn)生直通原因： （1）軟件故障，在某些不確定的區(qū)域，程序非法的更改了寄存器，確保驅(qū)動(dòng)信號(hào)是互補(bǔ)的，并插入一定的死區(qū)時(shí)間。 （2）電磁干擾有可能會(huì)造成錯(cuò)誤的觸發(fā)信號(hào)，從而導(dǎo)致橋臂的直通； （3）冒險(xiǎn)競(jìng)爭(zhēng)可能會(huì)導(dǎo)致直通。,防直通措施： （1）確保驅(qū)動(dòng)信號(hào)是互補(bǔ)的，并插入一定的死區(qū)時(shí)間，程序中不能出現(xiàn)BUG。 （2）驅(qū)動(dòng)信號(hào)互

2、鎖機(jī)制； （3）某些芯片具有防直通保護(hù)功能，例如M57962。 （4）驅(qū)動(dòng)部分盡可能小，以減少電磁干擾。,M57962防直通機(jī)理,M57962L is a hybrid integrated circuit designed for driving n-channel IGBT modules in any gate amplifier application. This device operates as an isolation amplifier for these modules and provides the required electrical isolation betwe

3、en the input and output with an opto-coupler. Short circuit protection is provided by a built in desaturation detector. A fault signal is provided if the short circuit protection is activated,理解M57962的直通保護(hù)機(jī)制關(guān)鍵在于理解二極管D1的作用。 （1）當(dāng)沒有驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，D1是反偏的。 （2）當(dāng)IGBT導(dǎo)通時(shí)，D1是正偏的，1腳的電壓將被拉低， （3）當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制導(dǎo)通，若發(fā)生直通時(shí)，IGBT的導(dǎo)通

4、壓降此時(shí)很高，D1反偏。,直流分量在交流電路的致命之處,在交流電路中若耦合了直流分量這對(duì)整個(gè)系統(tǒng)是致命的。 （1）電路中的電感參數(shù)將失效，而電感本身的寄生電阻可能只有幾個(gè)毫歐，這必將迅速的燒毀IGBT。,軟件保護(hù),軟件保護(hù)是通過(guò)采樣實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)采樣的電流超過(guò)設(shè)定值時(shí)，返回一個(gè)過(guò)流變量，并完成相應(yīng)的操作。例如： if(Ia=I_lim)|(Ia=I_lim)|(Ib=I_lim)|(Ia+Ib)=-1*I_lim) OC_SOFT_F=1; /判斷電流是否過(guò)流，若過(guò)流置位軟件過(guò)流標(biāo)志變量 /進(jìn)行其他操作，例如將PWM通道設(shè)置為無(wú)效電平等 軟件保護(hù)的作用時(shí)間是間隔的，只有在每個(gè)采樣周期才檢測(cè)一次，因

5、此還必須要結(jié)合硬件保護(hù)電路。,硬件保護(hù),來(lái)自電流采樣的模擬信號(hào),電流正向保護(hù)設(shè)定,電流反向保護(hù)設(shè)定,或門，輸出信號(hào)送至DSP的FAULTx（x0，1，2，3） 高電平有效,應(yīng)用DSP的相關(guān)資源實(shí)現(xiàn)硬件保護(hù),DSP的與過(guò)流保護(hù)相關(guān)的軟硬件資源主要包括（1）FAULT03引腳；（2）DISMAP（故障映射寄存器）寄存器； （3）PMFCTL（故障控制）寄存器;（4） FLTACK（故障應(yīng)答）寄存器；（5）FAULT中斷。 利用FAULT信號(hào)進(jìn)行保護(hù)，有兩種工作模式（1）通過(guò)配置DISMAP寄存器通過(guò)硬件直接封鎖PWM輸出；（2）配置PMFCTL寄存器后，進(jìn)入中斷服務(wù)子程序。這兩種模式是相互獨(dú)立的，

6、可以獨(dú)立配置。 一般情形，當(dāng)電流超過(guò)保護(hù)設(shè)定值時(shí)，操作時(shí)序如下： 第一步：硬件封鎖PWM輸出(一旦設(shè)置DISMAP寄存器，這一步自動(dòng)完成)，使通道處于無(wú)效電平狀態(tài)，快速關(guān)斷IGBT。但是這種工作模式下，當(dāng)關(guān)斷IGBT以后電流將下降，很快就會(huì)退出PWM通道封鎖狀態(tài)。 第二步：在兩個(gè)PWM時(shí)鐘周期后， FLTACK（故障應(yīng)答）寄存器的FAULTn Pin Flag 為將被置1，向DSP的核提出中斷請(qǐng)求。若PMFCTL（故障控制）寄存器的FIE位被配置，且在INTC寄存器中相應(yīng)位也被配置，且優(yōu)先級(jí)也被設(shè)置，即可進(jìn)入中斷服務(wù)子程序，在中斷服務(wù)子程序中即可完成更進(jìn)一步的操作。,保護(hù)設(shè)定值的計(jì)算 根據(jù)所選

7、用的IGBT確定保護(hù)電流值，例如15A的IGBT，電流硬件保護(hù)值可以設(shè)定為8A10A。 根據(jù)電流傳感器和通道增益，計(jì)算出電流保護(hù)設(shè)定值。 電流傳感器增益為50A/16V, 通道增益近似為1，因此保護(hù)設(shè)定值應(yīng)為8/50*16=2.5V,所以正向電流保護(hù)設(shè)定值為2.5V，反向電流保護(hù)設(shè)定值為2.5V。,DSP的每個(gè)PWM單元有四個(gè)FAULT引腳（外部故障），可以在PWM的DISMAP寄存器中設(shè)置如何用FAULT引腳上的信號(hào)封鎖PWM輸出。 例如，我們希望用Fault0去封鎖PWM0PWM5，使PWM通道全部處于無(wú)效電平狀態(tài)，因此可以將DISMAP1和DISMAP2寄存器分別配置為0 x1111和0 x0011。,Fault信號(hào)除了可以用于封鎖PWM輸出外，還可以向DSP提出中斷請(qǐng)求，當(dāng)對(duì)PMFCTL寄存器的1、3、5、7配置以后，即可使能相應(yīng)的FAULT中斷。,問題： 繼電器開關(guān)動(dòng)作、IGBT導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)都會(huì)不可避免的引入一個(gè)幾十ns的干擾，干擾信號(hào)的幅值可能會(huì)高于2V（DSP輸入高電平的最低值，解釋為1），從而錯(cuò)誤的進(jìn)入FAULT中斷。 解決方法： 在Fault中斷里面加入幾條空指令