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IGBT-IPM智能模塊的電路設(shè)計(jì)及在SVG裝置中的應(yīng)用
摘要：介紹了IGBT-IPM智能模塊的基本情況和功能特點(diǎn)，并對(duì)該智能功率模塊的相關(guān)電路設(shè)計(jì)方法和需要注意的問(wèn)題進(jìn)行了深入地分析，最后結(jié)合SVG裝置，詳細(xì)說(shuō)明了該模塊的應(yīng)用，并給出了系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖。關(guān)鍵詞：IGBT-IPM智能模塊；SVG；DSP
１ 引言
電力系統(tǒng)中大功率電力電子裝置的開(kāi)關(guān)元件主要是晶閘管和ＧＴＯ。但是，隨著近年來(lái)雙極功率晶體管及功率ＭＯＳＦＥＴ的問(wèn)世以及生產(chǎn)技術(shù)的成熟，這些開(kāi)關(guān)元件憑借自身優(yōu)越的性能逐漸替代了晶閘管和ＧＴＯ，并朝著節(jié)能、輕便、小型化的方向迅速發(fā)展。ＩＧＢＴ－ＩＰＭ?Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｐｏｗｅｒ Ｍｏｄｕｌｅ）智能模塊正是其中的代表之一，它將ＩＧＢＴ單元、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路等結(jié)合在一個(gè)模塊之中，利用這些優(yōu)越的特性可極大地提高實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)的穩(wěn)定性?同時(shí)可簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的難度?縮小裝置的體積。
圖1
２ ＩＧＢＴ智能模塊的主要特點(diǎn)
與過(guò)去ＩＧＢＴ模塊和驅(qū)動(dòng)電路的組合電路相比，ＩＧＢＴ－ＩＰＭ內(nèi)含驅(qū)動(dòng)電路且保護(hù)功能齊全，因而可極大地提高應(yīng)用系統(tǒng)整機(jī)的可靠性。本文將要介紹的是富士電機(jī)最新推出的Ｒ系列ＩＰＭ智能功率模塊７ＭＢＰ１００ＲＡ－１２０的主要特點(diǎn)和使用情況。它除了具有體積小、可靠性高、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)以外，還具有以下主要功能：
●內(nèi)含驅(qū)動(dòng)電路。該模塊同時(shí)具有軟開(kāi)關(guān)特性，可控制ＩＧＢＴ開(kāi)關(guān)時(shí)的ｄＶ／ｄｔ和浪涌電壓；用單電源驅(qū)動(dòng)時(shí)，無(wú)需反向偏壓電源；并可防止誤導(dǎo)通。關(guān)斷時(shí)，ＩＧＢＴ柵極低阻抗接地可防止噪音等引起ＶＧＥ上升而誤導(dǎo)通；模塊中的每個(gè)ＩＧＢＴ的驅(qū)動(dòng)電路都設(shè)計(jì)了最佳的驅(qū)動(dòng)條件。
●內(nèi)含各種保護(hù)電路。每個(gè)ＩＧＢＴ都具有過(guò)流保護(hù)（ＯＣ）、負(fù)載短路保護(hù)（ＳＣ）、控制電源欠壓保護(hù)（ＵＶ）和過(guò)熱保護(hù)（ＯＨ）等功能。
圖2
●內(nèi)含報(bào)警輸出功能。當(dāng)出現(xiàn)上述保護(hù)動(dòng)作時(shí)，可向控制ＩＰＭ的微機(jī)系統(tǒng)輸出報(bào)警信號(hào)。
●包含有制動(dòng)電路。內(nèi)含制動(dòng)單元的ＩＰＭ模塊，用此單元可以抑制ＰＮ端子間的電壓升高。
圖１為該ＩＧＢＴ－ＩＰＭ智能模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，圖中的前置驅(qū)動(dòng)部分包括驅(qū)動(dòng)放大、短路保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、欠壓閉鎖、管心過(guò)熱保護(hù)等功能電路。圖中，各個(gè)引腳和端子的標(biāo)號(hào)列于表１。
表1 IGBT-IPM智能模塊的腳及端子標(biāo)號(hào)
端子標(biāo)號(hào)內(nèi) 容
P,N經(jīng)過(guò)整流變換平滑濾波后的主電源Vd的輸入端子。P：+端，N：-端B制動(dòng)輸出端子：再生制動(dòng)電阻電流的輸出端子。不[1] [2] [3] [4]
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