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    使用SCALE-2 IGBT驱动器控制多电平拓扑的方法

    介绍
    本应用指南描述SCALE™-2 IGBT驱动器控制多电平变换器在发生故障时的处理方法波女超比赛直播-美女体育直播-体育下注平台【米fun直播】。多电平变换器使用串联IGBT,进而升高变换器输出电压及电流的幅值,并降低其总谐波失真率波女超比赛直播-美女体育直播-体育下注平台【米fun直播】。多电平变换器的基础拓扑要求使用特定的开通和关断时序波女超比赛直播-美女体育直播-体育下注平台【米fun直播】,以确保IGBT的集电极-发射极电压不会超出安全范围波女超比赛直播-美女体育直播-体育下注平台【米fun直播】。通常,半桥的外管IGBT应始终先关断(图1中的S1和S4)波女超比赛直播-美女体育直播-体育下注平台【米fun直播】。如果出现故障,需要执行常规的关断时序(先关外管,后关内管)波女超比赛直播-美女体育直播-体育下注平台【米fun直播】,或用另外的关断时序并结合其他方法波女超比赛直播-美女体育直播-体育下注平台【米fun直播】,以限制IGBT的集电极-发射极电压和关断能量波女超比赛直播-美女体育直播-体育下注平台【米fun直播】。
    使用SCALE-2驱动器的推荐方法
    使用带高级有源钳位(AAC)的SCALE-2驱动器时波女超比赛直播-美女体育直播-体育下注平台【米fun直播】,在检测到IGBT有故障的情况下(如短路),不需要使用特定的关断时序。只要IGBT驱动器检测到故障状况,它就会立即(或有相应的延迟/1/)关断相应的IGBT波女超比赛直播-美女体育直播-体育下注平台【米fun直播】?椋ú还芨肐GBT?樵诒浠黄魍仄酥写τ诤沃治恢茫,并且故障信号会在短时间/1/内传送到用户接口波女超比赛直播-美女体育直播-体育下注平台【米fun直播】。如果随后采用错误的关断时序,AAC即可安全地限定相应IGBT的最大Vce电压。当检测到驱动器故障时波女超比赛直播-美女体育直播-体育下注平台【米fun直播】,主控制器只需要对所有IGBT施加统一的关断脉冲波女超比赛直播-美女体育直播-体育下注平台【米fun直播】,即可避免IGBT和驱动器出现热过载。下面的一些测试波女超比赛直播-美女体育直播-体育下注平台【米fun直播】,足以证实高级有源钳位技术的有效性。
    已完成的测试
    下面的研究采用F3L200R07PE4 650V/200A三电平NPC1 IGBT?楹2SC0108T2D0-07 SCALE-2驱动器(拓扑如图1所示)。请参考/2/以了解详细信息。TVS的击穿电压的典型值设为479V (1mA/25°C)波女超比赛直播-美女体育直播-体育下注平台【米fun直播】波女超比赛直播-美女体育直播-体育下注平台【米fun直播】,以支持870V的最大直流母线电压Vdc(每个半直流母线电压均设为相同值以便于测量)波女超比赛直播-美女体育直播-体育下注平台【米fun直播】。将考虑两种不同的短路情况波女超比赛直播-美女体育直播-体育下注平台【米fun直播】。
    三电平NPC拓扑
    图 1 三电平NPC拓扑
    桥臂中点(MP)与中性点(0)之间的短路
    在图1的拓扑中波女超比赛直播-美女体育直播-体育下注平台【米fun直播】,在桥臂中点MP与中性点0之间设置一短路路径。图2的测量中所采用的最大直流母线电压Vdc为870V。
    最初,所有的开关都处于关断状态(a)。然后导通IGBT S3 (b)波女超比赛直播-美女体育直播-体育下注平台【米fun直播】,则半直流母线电压435V会施加于IGBT S4 (Vce4)波女超比赛直播-美女体育直播-体育下注平台【米fun直播】,此时无短路电流流过。当S4导通时(c),短路电流Ic4流经S3和S4,一直增大,直到IGBT S3先退饱和,稍后是S4退饱和。特定的关断时序将要求先关断S4,再关断S3。但在这里S3会先关断(d)。如果不采取;ご胧,短路电流会换流到图1中的D1和D2波女超比赛直播-美女体育直播-体育下注平台【米fun直播】,从而导致约870V的全直流母线电压施加到S3 (Vce3),而这远远超出了IGBT最大耐压能力。图2清楚表明,在关断S3的整个关断过程中(d),电压Vce3被钳在最大值500V。当短路电流完全关断时,半直流母线电压435V施加到IGBT S3 (e)波女超比赛直播-美女体育直播-体育下注平台【米fun直播】。
    在MP与0之间出现短路时的“错误”关断时序
    图 2 在MP与0之间出现短路时的“错误”关断时序
    桥臂中点(MP)与直流母线正端(P)之间的短路
    在图1的拓扑中,在桥臂中点MP与直流母线正端(P)之间设置短路路径。图3的测量中所采用的直流母线电压Vdc为550V波女超比赛直播-美女体育直播-体育下注平台【米fun直播】。最初,所有的开关都处于关断状态(a)。然后导通IGBT S3 (b)波女超比赛直播-美女体育直播-体育下注平台【米fun直播】。短路电流IL开始从P流到MP、S3和D6。一半的直流母线电压Vdc被施加到IGBT S4 (Vce4)。在约1μs后,S4导通(c)。短路电流快速从D6换流到S4(Ic4增大)波女超比赛直播-美女体育直播-体育下注平台【米fun直播】。当IGBTS3退饱和时,它的电流会大幅减。ㄍ3中未显示)波女超比赛直播-美女体育直播-体育下注平台【米fun直播】,从而产生Vce3电压尖峰波女超比赛直播-美女体育直播-体育下注平台【米fun直播】。因为短路电流IL为电感性(短路路径存在最小电感)波女超比赛直播-美女体育直播-体育下注平台【米fun直播】,其将保持相对稳定,在整个(d)、(e)和(f)阶段,流经二极管D1和D2的电流在数值上等于IL–Ic4,也即IL-Ic4正通过D1和D2续流。因此,全直流母线电压Vdc被施加到MP与N之间。在此期间,AAC可将电压Vce3安全地钳在500V左右(Vce3会在S3退饱和后立即升高,但不会超过IGBT RBSOA)波女超比赛直播-美女体育直播-体育下注平台【米fun直播】。直流母线电压Vdc与Vce3之间的差值(约等于550V-500V=50V)施加到MP、S3、S4和N之间的杂散电感上波女超比赛直播-美女体育直播-体育下注平台【米fun直播】,因为S4仍处于饱和状态,这会导致Ic4进一步增大波女超比赛直播-美女体育直播-体育下注平台【米fun直播】,但增大速率较低(d)。
    当S4退饱和时(e),电流Ic4停止增大。特定的关断时序会要求先关断S4。但在这里S3会先关断(f)。这种影响几乎察觉不到,如图3所示。原因非常简单:AAC已经限定Vce3电压,它无法进一步升高。驱动器会尝试降低S3的门极-发射极电压波女超比赛直播-美女体育直播-体育下注平台【米fun直播】,但AAC功能阻止了这一行为。然后,关断IGBT S4 (g)波女超比赛直播-美女体育直播-体育下注平台【米fun直播】,Ic4迅速降至零。对应的Vce4电压由S4的AAC进行安全限定。初始短路电流IL然后会完全通过D1和D2续流,并逐渐减小为零,部分波形如图3所示(g)。
    在MP与P之间出现短路时的“错误”关断时序
    图 3 在MP与P之间出现短路时的“错误”关断时序
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