电机驱动中的功率转换器框图分析

绝缘栅双极晶体管 (IGBT) 需要全面保护，以避免因短路、过载和过压等条件造成损坏和故障。在电机驱动、太阳能和风力发电系统等应用中，保护是确保电源转换器安全稳定运行的关键。为了检测过流和过载情况，可以在输出相位和直流总线上使用具有快速响应或快速故障反馈的隔离放大器。

简介

图 1a 显示了交流电机驱动器中电源转换器的典型框图。它由一个逆变器组成，该逆变器将直流母线电压转换为可变频率的交流电源以驱动电机。IGBT 是构成逆变器核心的昂贵功率开关。这些功率器件必须在高频下工作并且必须能够承受高电压。

隔离放大器 (iso-amp)，例如图 1b 中所示的 ACPL-C79A1，与分流电阻器配合使用，即使在存在高开关噪声的情况下，也能在电源转换器中提供准确的电流测量。当与电阻分压器一起使用时，iso-amp 用作精密电压传感器来监控直流总线电压。来自iso-amps的电流和电压信息由微控制器收集，微控制器使用数据计算反馈值和输出信号，以在电源转换器中提供有效的控制和故障管理。

电机驱动中的功率转换器框图。

故障保护要求

在逆变器中，IGBT 是最昂贵的组件，因此提供尽可能多的保护以保护它们免受损坏是有意义的。Avago iso-amps 提供故障条件的快速检测，微控制器执行的算法可以防止故障条件导致 IGBT 发生故障。此外，iso-amp 中的光学隔离可防止故障条件使微控制器过载并导致其发生故障。然而，IGBT 保护必须具有成本效益——市场继续要求以不显着影响电机驱动系统总成本的成本为故障条件提供足够的 IGBT 保护。为了满足这一需求，IGBT 栅极驱动器（例如 ACPL-332J1) 和具有保护功能的电流传感器已被引入，除了它们的驱动和传感功能外，还可以执行基本的故障检测。这些产品提供了一种具有成本效益的方案来实施 IGBT 保护，并且无需单独的检测和反馈组件。有关与 Avago 栅极驱动器集成的保护功能以及如何在 IGBT 保护应用中使用这些功能的详细信息，请参阅参考文献 [2、3]。本文的其余部分将重点介绍可以使用表 1 中列出的电流/电压传感器实现的一些故障保护功能。