變頻技術(shù)發(fā)展至今，隨著技術(shù)的進步，變頻器的功率器件也經(jīng)歷了從SCR、GTO到IGBT的發(fā)展過程，控制方式也從最初的V/F發(fā)展到矢量控制?？刂浦苯愚D(zhuǎn)矩控制。然而，電力變換技術(shù)的進步和電力變換器的廣泛應(yīng)用也帶來了許多缺點。

智能模塊IPM在雙PWM逆變器中的應(yīng)用

電磁干擾和諧波污染已經(jīng)成為全世界關(guān)注的公害。雙PWM變頻調(diào)速技術(shù)可以實現(xiàn)電機的四象限運行，能量轉(zhuǎn)換效率高，能量可以雙向流動。特別是方便實現(xiàn)電網(wǎng)輸入的電網(wǎng)功率因數(shù)成為研究的熱點。

雙PWM逆變器中的整流器和逆變器部分需要由六個IGBT開關(guān)管來控制。如果使用單獨的IGBT開關(guān)和更新的二極管，逆變器的體積將增加，也就是說，設(shè)計增加。復(fù)雜性增加了成本。使用IPM智能模塊可以方便地節(jié)省成本和減少體積。文中介紹的IPM智能模塊是富士公司型號為6MBP20RH060的IPM智能模塊。

它具有低功耗、軟開關(guān)、高性能和高可靠性的IGBT。有過流保護、短路保護、控制欠壓、過熱保護和外部輸出報警端口。使用該模塊作為雙PWM逆變器的功率器件，大大簡化了硬件電路的設(shè)計，減小了電源的體積，簡化了布線，大大縮短了開發(fā)周期。

IPM智能模塊介紹

結(jié)構(gòu)

它集成了六個具有連續(xù)性二元管道的IGBTs。從內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以看出，上橋臂的三個IGBTs由各自的電源供電。有三組結(jié)構(gòu)相同的輸入，包括電源輸入端子、驅(qū)動器輸入和接地。下橋臂的三個IGBTs由同一電源供電。該電路具有電源輸入端子、三個驅(qū)動器輸入和接地。ALM引腳的作用是保護電路動作時橋臂臂的輸出。

IPM智能模塊的U、V和W是模塊的三相交流輸入或輸出。p、N1、N2都是DC模塊的電能輸出或輸入。具體設(shè)計會在下面給出。

電特性

模塊的電氣性能為額定電流20A，耐壓值為600V，DC母線為450V，浪涌值為500V。最大開關(guān)頻率為20kHz。在雙PWM逆變器中，IPM模塊的整流和逆變使用性能能夠滿足設(shè)計要求。

保護功能

(1)過流保護。連接到DC N總線的電流檢測分流電阻R(見圖1)的電流檢測用于電流保護。在大約5ms的時間內(nèi)，持續(xù)超過當(dāng)前保護標(biāo)準(zhǔn)，IGBT將被軟切。并配有檢測濾波器，可以防止瞬間電流和噪音造成的誤解。

(2)短路保護功能。在短路保護動作時，所有短路保護的連通性抑制了負載短路和橋臂短路的峰值電流。

(3)控制電源電壓的保護功能。當(dāng)控制電源電壓持續(xù)低于不足控制電源電壓約5毫秒時，該功能將軟關(guān)閉IGBT。大約2ms后，如果電源電壓恢復(fù)，如果輸入信號關(guān)閉，報警取消。

(4)外殼溫度過熱保護功能。保護功能通過由安裝在與功率芯片相同的陶瓷基板上的溫度檢測元件檢測絕緣基板溫度來檢測絕緣基板的溫度。當(dāng)檢測溫度持續(xù)超過保護標(biāo)準(zhǔn)約1ms時，IGBT將被軟關(guān)閉。

(5)芯片溫度過熱保護功能。該功能將通過檢測所有IGBT芯片上的溫度檢測元件來檢測IGBT芯片的溫度。當(dāng)檢測溫度持續(xù)超過保護標(biāo)準(zhǔn)約1ms時，IGBT將被軟關(guān)閉。

(6)報警輸出功能。在保護功能期間，報警輸出端子相對于基準(zhǔn)電位GND打開。它有能力放開設(shè)定輸出，直接驅(qū)動光耦，內(nèi)置了一系列1.5kΩ串聯(lián)電阻。保護功能時，報警信號輸出持續(xù)約2ms。當(dāng)報警原因消除，超過2ms，且輸入信號關(guān)閉時，報警取消。下橋臂驅(qū)動電路的報警端子是相互連接的，所以一旦任何一個IGBT輸出報警，所有的下橋臂，包括剎車電路都停止。

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