大功率逆变器组合式IGBT过流保护方案(2)

3．组合保护方案
    (1)逆变部分保护
    逆变器设计为半桥式结构，串联谐振负载，驱动电路采用IR公司的IR2110半桥驱动芯片。IR2110电路简单，成本低，适用于中大功率IGBT。IR2110芯片有一个封锁两路驱动的SD输入端，当此引脚为高电平时，立刻封锁两路输出，如图5-51所示。电压型逆变器引起短路故障的原因有：
    ①直通短路。桥臂中某一个器件（包括反并二极管）损坏；或由于控制电路、驱动电路的故障，以及干扰引起驱动电路误触发，造成一个桥臂中两个IGBT同时开通。
    ②负载电路短路。在某些升压变压器输出  场合，副边出现短路情况。
③逆变器输出直接短路。 图5-52给出了保护电路框图。逆变器直通保护电路必须有非常快的速度。在一般情况下，如果IGBT的额定参数选择合理，10us之内的过流就不会损坏器件，所以必须在这段时间内关断IGBT。母线电流检测用霍尔传感器，它的响应速度快，是短路保护检测的最佳选择。比较器用LM319，将检测值与设定值比较，一旦超过设定值马上输出保护信号，封锁IGBT的驱动信号，同时用触发器构成记忆锁定保护电路，以避免保护电路在过流时频繁动作。另外，要设置外接的复位电路。
        (2)整流部分保护
对于大功率电压型逆变器，为了改善进线电流波形，一般在直流母线上串有滤波电感。由于电感的存在，当逆变电路一旦停止工作时，如果整流电路仍处在整流状态，则电感中的能量将向电容释放，在逆变保护动作瞬间电容将承受一个很高的过冲电压，若不采取措施，可能会直接导致电容过压损坏，尤其在负载电流很高、L中储能很大时更加危险。
假设逆变关断时滤波电感中的电流全部从电容C中流过，同时整流器继续输出电压Ud图5-53给出了整流器在该工况时的等效电路，L与C串联谐振，由于整流桥电流只能单向流通，所以振荡到T/4时结束，电路的谐振方程为： 可见在谐振到1/4周期时，电容上的电压达到最大值Ucmax之后谐振停止。     电容上最后的电压与母线电流、电感及电容有关，对此在保护动作的同时将整流电路转换到逆变工作状态（触发角a拉到约150度），使滤波电感中的能量大部分回馈到电网。在实际应用中，可以采用单一的整流部分转逆变的保护方法，这种保护方法是将前级整流输入关断，故障时IGBT仍处于工作状态。这属于“软保护”，对IGBT没有应力冲击，同时也可以避免在大电流下瞬间关断可能导致IGBT超出关断安全工作区而处于锁定状态。