過(guò)流保護(hù)(OCP)，還是短路保護(hù)(SCP)？
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時(shí)間：2016-12-19
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如何設(shè)置OCP點(diǎn)？
無(wú)論面對(duì)什么類(lèi)型的過(guò)流情況，如何設(shè)置保護(hù)電流大小都很關(guān)鍵。要解決這一問(wèn)題，首先應(yīng)識(shí)別系統(tǒng)中最脆弱的部件。在大多數(shù)情況下，IGBT將早于續(xù)流二極管受損，因?yàn)?，?dāng)變頻器將功率傳遞至電機(jī)時(shí)，更容易發(fā)生過(guò)流情況。那么，是否應(yīng)該將OCP跳變值設(shè)為IGBT能夠處理的最大電流？ 這取決于系統(tǒng)采用的控制方法。在伏特/赫茲控制中（廣泛用于感應(yīng)電機(jī)應(yīng)用），啟動(dòng)時(shí)的電流值無(wú)法精確預(yù)測(cè)。另一方面，如果采用磁場(chǎng)定向控制這樣的電流控制方法，則特定應(yīng)用中電機(jī)的最大電流值是眾所周知的。如圖3所示，為此值添加一些裕量將成為OCP觸發(fā)大小的良好參考點(diǎn)。例如，帶FOC的電冰箱使用的永磁電機(jī)，其額定電流為1A rms，但是，在初始啟動(dòng)冷卻期間，可承受120%的過(guò)載達(dá)10分鐘。此情況下，最大峰值電流為1 A rms * 120% * Sqrt(2) = 1.7 A峰值?？紤]電流控制過(guò)沖裕量，可選擇+/- 2 A作為控制中的電流反饋范圍。接著可將2.5 A設(shè)為OCP跳變點(diǎn)。即使在變頻器電路中采用飽和電流為30 A的5 A IGBT，電流跳變點(diǎn)也不需要設(shè)為10 A或更高。高電流跳變點(diǎn)可能造成電機(jī)消磁。如果有固定時(shí)間的過(guò)載能力，可執(zhí)行I2T保護(hù)來(lái)補(bǔ)充OCP。
圖3. OCP點(diǎn)與其它電流大小的關(guān)系
采用哪種保護(hù)方法？
另一方面，SCP側(cè)重于IGBT故障。FairchildSPM智能功率模塊中的IGBT具備卓越的短路性能，但如果不能在幾微秒內(nèi)安全關(guān)斷，仍可能受損。因此，應(yīng)配置延遲時(shí)間固定在幾微妙的硬件，而非通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)。保護(hù)IGBT免受短路損壞的最常見(jiàn)方法是通過(guò)電流檢測(cè)電阻感測(cè)負(fù)直流總線(xiàn)電軌上的電流，如圖4(a)所示，并將壓降前饋至柵極驅(qū)動(dòng)器，以便后者同時(shí)軟關(guān)斷IGBT。在短路條件下關(guān)斷IGBT可能造成過(guò)大電壓尖峰和閉鎖故障。而軟關(guān)斷是克服這些問(wèn)題最為有效的方法。對(duì)于額定功率高于5 Hp的變頻器，電流檢測(cè)電阻的選擇相當(dāng)有限，而Fairchild的SPM 2系列產(chǎn)品采用感測(cè)IGBT，其中配備感測(cè)發(fā)射極引腳，載流僅為實(shí)際發(fā)射極電流的一小部分。三個(gè)感測(cè)發(fā)射極相連，使電流通過(guò)外部電流檢測(cè)電阻，如圖4(b)所示。壓降以相似的方法前饋至柵極驅(qū)動(dòng)IC。
圖4. 使用電流檢測(cè)電阻進(jìn)行短路保護(hù)
這些方法的缺點(diǎn)之一是無(wú)法檢測(cè)接地故障電流，如圖2(a)所示。只要總和不為零，軟件可計(jì)算三相電流并識(shí)別接地故障。但響應(yīng)速度可能不足以預(yù)防IGBT損壞。一個(gè)磁芯、一只正直流母線(xiàn)電軌上的電流檢測(cè)電阻和去飽和保護(hù)也是可選接地保護(hù)方式。Fairchild可提供帶不飽和保護(hù)功能的光電柵極驅(qū)動(dòng)器。配備這些功能的器件有FOD8316、FOD8318和FOD8332等等。
總結(jié)
本文介紹了OCP和SCP的差別以及各種保護(hù)方案。為了滿(mǎn)足應(yīng)用要求，應(yīng)精心選擇合適的保護(hù)方法。
評(píng)論