《逆變器過流保護》PPT課件.ppt

1、逆變器過流保護,合肥工業(yè)大學(xué) 電氣與自動化工程學(xué)院201112,逆變器過流的機理,當(dāng)逆變器工作時，應(yīng)該充分考慮到器件所能處理的電流能力。并防止過電流現(xiàn)象產(chǎn)生。出現(xiàn)過流的原因： （1）負(fù)載阻抗太小； （2）橋臂短路直通。,直通過流,負(fù)載過流,防直通保護,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)動信號是互補的，并插入一定的死區(qū)時間。 （2）電磁干擾有可能會造成錯誤的觸發(fā)信號，從而導(dǎo)致橋臂的直通； （3）冒險競爭可能會導(dǎo)致直通。,防直通措施： （1）確保驅(qū)動信號是互補的，并插入一定的死區(qū)時間，程序中不能出現(xiàn)BUG。 （2）驅(qū)動信號互

2、鎖機制； （3）某些芯片具有防直通保護功能，例如M57962。 （4）驅(qū)動部分盡可能小，以減少電磁干擾。,M57962防直通機理,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的直通保護機制關(guān)鍵在于理解二極管D1的作用。 （1）當(dāng)沒有驅(qū)動信號時，D1是反偏的。 （2）當(dāng)IGBT導(dǎo)通時，D1是正偏的，1腳的電壓將被拉低， （3）當(dāng)驅(qū)動信號控制導(dǎo)通，若發(fā)生直通時，IGBT的導(dǎo)通

4、壓降此時很高，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整個系統(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毫歐，這必將迅速的燒毀IGBT。,軟件保護,軟件保護是通過采樣實現(xiàn)的，當(dāng)采樣的電流超過設(shè)定值時，返回一個過流變量，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; /判斷電流是否過流，若過流置位軟件過流標(biāo)志變量 /進行其他操作，例如將PWM通道設(shè)置為無效電平等 軟件保護的作用時間是間隔的，只有在每個采樣周期才檢測一次，因

5、此還必須要結(jié)合硬件保護電路。,硬件保護,來自電流采樣的模擬信號,電流正向保護設(shè)定,電流反向保護設(shè)定,或門，輸出信號送至DSP的FAULTx（x0，1，2，3） 高電平有效,應(yīng)用DSP的相關(guān)資源實現(xiàn)硬件保護,DSP的與過流保護相關(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信號進行保護，有兩種工作模式（1）通過配置DISMAP寄存器通過硬件直接封鎖PWM輸出；（2）配置PMFCTL寄存器后，進入中斷服務(wù)子程序。這兩種模式是相互獨立的，

6、可以獨立配置。 一般情形，當(dāng)電流超過保護設(shè)定值時，操作時序如下： 第一步：硬件封鎖PWM輸出(一旦設(shè)置DISMAP寄存器，這一步自動完成)，使通道處于無效電平狀態(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，很快就會退出PWM通道封鎖狀態(tài)。 第二步：在兩個PWM時鐘周期后， 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)先級也被設(shè)置，即可進入中斷服務(wù)子程序，在中斷服務(wù)子程序中即可完成更進一步的操作。,保護設(shè)定值的計算 根據(jù)所選

7、用的IGBT確定保護電流值，例如15A的IGBT，電流硬件保護值可以設(shè)定為8A10A。 根據(jù)電流傳感器和通道增益，計算出電流保護設(shè)定值。 電流傳感器增益為50A/16V, 通道增益近似為1，因此保護設(shè)定值應(yīng)為8/50*16=2.5V,所以正向電流保護設(shè)定值為2.5V，反向電流保護設(shè)定值為2.5V。,DSP的每個PWM單元有四個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信號除了可以用于封鎖PWM輸出外，還可以向DSP提出中斷請求，當(dāng)對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)動作、IGBT導(dǎo)通和關(guān)斷時都會不可避免的引入一個幾十ns的干擾，干擾信號的幅值可能會高于2V（DSP輸入高電平的最低值，解釋為1），從而錯誤的進入FAULT中斷。 解決方法： 在Fault中斷里面加入幾條空指令