三項(xiàng)逆變器驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單研究

優(yōu)點(diǎn)：（1）PMSM起動(dòng)牽引力大（2）PMSM本身的功率效率高以及功率因素高；（3）PMSM直驅(qū)系統(tǒng)限制性能好；（4）PMSM發(fā)熱小，因此電機(jī)冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、體積小、噪聲??；（5）PMSM允許的過(guò)載電流大，牢靠性顯著提高；（6）在高速范圍中電機(jī)噪聲明顯降低；（7）系統(tǒng)傳動(dòng)損耗明顯降低，系統(tǒng)發(fā)熱量??；（8）系統(tǒng)接受全封閉結(jié)構(gòu)，無(wú)傳動(dòng)齒輪磨損、無(wú)傳動(dòng)齒輪噪聲，免潤(rùn)滑油、免維護(hù)；（9）整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)重量輕，簧下重量也比傳統(tǒng)的輪軸傳動(dòng)的輕，單位重量的功率大；（10）由于電機(jī)接受了永磁體，省去了線圈勵(lì)磁，理論可節(jié)能10%以上；（11）由于沒(méi)有齒輪箱，可對(duì)裝向架系統(tǒng)隨意設(shè)計(jì)：如柔式裝向架、單軸轉(zhuǎn)向架，使列車動(dòng)力性能大大提高。

溝通電輸入及濾波變壓器溝通電壓采樣溝通電流采集整流橋及PFC電路IPM模塊電機(jī)電流采集主控芯片返回電路圖AC_IN_LAC_Cin電源熱敏電阻壓敏電阻放電管熱敏電阻作用：電路后有大電容，當(dāng)電路接通時(shí)使得其相當(dāng)于短路，會(huì)產(chǎn)生極大的電流。此時(shí)熱敏電阻阻值增大緩沖電流，當(dāng)電容正常工作后繼電器向下導(dǎo)通，即短掉熱敏電阻壓敏電阻相當(dāng)于一個(gè)可變電阻和電容并聯(lián)（如上），電容兩側(cè)電壓不能突變，所以可以有效抑制干路的電壓突變。它的接入也是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)放電管：當(dāng)電壓過(guò)高時(shí)，相當(dāng)與短路濾波電容和電感：濾掉高頻干擾單端反激式變壓器瞬態(tài)抑制二極管——使兩極間的電壓箝位于一個(gè)預(yù)定值，疼惜線路器件，免受各種浪涌脈沖的損壞。CE7,L5濾波防止輸出脈動(dòng)過(guò)大精密可調(diào)基準(zhǔn)電源及阻容網(wǎng)絡(luò)榮國(guó)R83R84得到采樣電壓，與其自身的2.5V基準(zhǔn)電壓比較。若輸出電壓分壓高于基準(zhǔn)電壓時(shí)，其陰極電位下降，作用于光耦，光耦副邊電流增大當(dāng)內(nèi)部電阻R2接收到檢測(cè)電流Is及反饋電流IFB后,2上的電壓與內(nèi)部0.23V的電壓基準(zhǔn)進(jìn)行比較。高出時(shí),過(guò)流比較器會(huì)輸出一個(gè)停止工作信號(hào)給RS觸發(fā)器以關(guān)斷MOS管相反，當(dāng)VIPer22A的反饋限制腳失饋時(shí),即:IFB為0時(shí),VIPer22A將滿負(fù)荷工作。CE5充電以在須要時(shí)供應(yīng)反饋電流總結(jié)：從而比較器輸出端的PWM信號(hào)對(duì)MOS管的開(kāi)關(guān)限制實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出的穩(wěn)定限制P點(diǎn)整流橋+PFC電路返回什么是PFC

PFC的英文全稱為“PowerFactorCorrection”，意思是“功率因數(shù)校正”，功率因數(shù)指的是有效功率與耗電總功率之間的關(guān)系，也就是有效功率除以耗電總功率的比值?；旧瞎β室驍?shù)可以衡量電力被有效利用的程度，當(dāng)功率因素值越大，代表其電力利用率越高。因此PFC電路作用就是“提高功率因數(shù)”有功功率、無(wú)功功率、總功率、功率因數(shù)舉例：總功率：電機(jī)供電電路中電流和電壓乘積有功功率：電機(jī)的機(jī)械輸出功率無(wú)功功率：電機(jī)為建立交變磁場(chǎng)和感應(yīng)磁通而須要的電功率就稱為無(wú)功功率功率因數(shù)：有功功率/總功率明顯電機(jī)的功率因數(shù)小于1，而類似于電熨斗的純阻性發(fā)熱設(shè)備功率因數(shù)為1緣由感性電路和容性電路中電流不能突變和電壓不能突變，電壓相位和電流的相位會(huì)有不同如電路中的電壓為零的時(shí)候，電流可能不為零，此時(shí)的電流可能會(huì)倒灌如電網(wǎng)，使電網(wǎng)產(chǎn)生額外的開(kāi)銷的同時(shí)也會(huì)對(duì)其造成損害。PFC驅(qū)動(dòng)電路整流橋IGBT限制IGBT的推挽輸出一對(duì)三極管接入電感儲(chǔ)能大電容，給后面的負(fù)載提供電能，電感為其充電二極管前后電壓波形注釋：諧波——在實(shí)際的供電系統(tǒng)中，由于有非線性負(fù)荷的存在，當(dāng)電流流過(guò)與所加電壓不呈線性關(guān)系的負(fù)荷時(shí)，就形成非正弦電流。任何周期性波形均可分解為一個(gè)基頻正弦波加上很多諧波頻率的正弦波。諧波頻率是基頻的整倍數(shù)，例如基頻為50Hz，二次諧波為100Hz，三次諧波則為150Hz。危害——增加了發(fā)、輸、供和用電設(shè)備的附加損耗，使設(shè)備過(guò)熱，降低設(shè)備的效率和利用率。PWM脈寬調(diào)制信號(hào)輸入錯(cuò)誤輸出由于電容兩側(cè)電壓不能突變和電感兩側(cè)電流不能突變的作用IGBT突然開(kāi)和關(guān)可以抬高P點(diǎn)電壓以應(yīng)電機(jī)需要；；由于D4二極管單向?qū)?，電流波形如左圖（尖峰式），會(huì)產(chǎn)生對(duì)系統(tǒng)有害的諧波。通過(guò)對(duì)IGBT復(fù)雜PWM的控制把其變成與前面類似的正弦波。即完成功率因數(shù)校正電流電壓不同步了采樣電流錯(cuò)誤檢測(cè)溝通電壓采集220V

分壓電阻防止電壓過(guò)高通過(guò)集成運(yùn)算放大器的虛短虛斷計(jì)算，若沒(méi)有下面的3.3V和GND的并聯(lián)，ACVin為-1.6~+1.6的正弦波，因?yàn)楹竺娼恿诵酒腁D采集，而其只能采集0~+3.3的范圍，所以用接點(diǎn)處的+1.6V給其抬高至0~3.2V左右電流采集接到整流橋的負(fù)端采到的是整個(gè)直流回路的電流雖然采的是電流，但同樣利用運(yùn)放的虛短虛斷原理計(jì)算出AC-C點(diǎn)電壓=負(fù)8.2倍的AC-Cin的電壓，然后通過(guò)芯片采集的AC-C電壓來(lái)反推出AC-Cin電流即可限壓二極管防止燒壞芯片逆變器整流后的直流電6路限制信號(hào)錯(cuò)誤輸出過(guò)流疼惜輸入驅(qū)動(dòng)電機(jī)的三項(xiàng)溝通電三項(xiàng)溝通電的負(fù)端IPM：智能功率模塊，把功率開(kāi)關(guān)器件和驅(qū)動(dòng)電路集成在一起。內(nèi)部有過(guò)壓，過(guò)流和過(guò)熱等故障檢測(cè)電路其中一個(gè)過(guò)流疼惜電路三項(xiàng)輸出電流采集：計(jì)算方法同前，通過(guò)運(yùn)放把采來(lái)的電壓放大接入AD采集，再反推出采集電流驅(qū)動(dòng)電源的正負(fù)端子其內(nèi)部可以等效成如下①IGBT的限制1.當(dāng)Sa+導(dǎo)通,Sa-關(guān)閉時(shí)，ia正向?qū)?.當(dāng)Sa-導(dǎo)通,Sa+關(guān)閉時(shí)，ia負(fù)向?qū)á诶m(xù)流二極管1.不能讓Sa+和–同時(shí)切換，電流突然變向傷電機(jī)2.當(dāng)Sa+關(guān)閉，Sa-依然關(guān)閉時(shí)，電流依然可以通過(guò)續(xù)流二極管繼續(xù)正向流通3.浪涌續(xù)流二極管：以一個(gè)臂為例通過(guò)六個(gè)IGBT的開(kāi)關(guān)控制，可以輸出極值為+-VBB三項(xiàng)交流電，以此驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生與正弦三項(xiàng)交流電相同的效果，從而調(diào)控轉(zhuǎn)速

（如右示意圖）→IPM模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)★吸取電路用以限制關(guān)斷浪涌電壓和續(xù)流二極管復(fù)原浪涌電壓；壓敏電阻同樣起到穩(wěn)定電壓，吸取浪涌作用；低感電容跨接在溝通電輸出和VCC之間；二極管箝住瞬變電壓疼惜電路，防止過(guò)壓?！颱V欠壓疼惜檢測(cè)★錯(cuò)誤疼惜，內(nèi)部三個(gè)疼惜模塊，隨意一個(gè)發(fā)出錯(cuò)誤信號(hào)，場(chǎng)效應(yīng)管漏極源極導(dǎo)通，F(xiàn)O輸出低電平錯(cuò)誤信號(hào)，同時(shí)ShootThroughPrevention得到信號(hào)關(guān)閉IGBT以疼惜★溫度疼惜★過(guò)流疼惜疼惜★‘貫穿’預(yù)防：避開(kāi)了兩個(gè)柵極信號(hào)狀態(tài)的同時(shí)貫穿打開(kāi)IGBTTHEENDBYliguangxu關(guān)于浪涌a.關(guān)斷浪涌關(guān)斷浪涌電壓是在關(guān)斷瞬間流過(guò)IGBT的電流時(shí)產(chǎn)生的瞬態(tài)高壓。當(dāng)該IGBT關(guān)斷時(shí)，負(fù)載電流不能立刻變更，由上臂續(xù)流二極管導(dǎo)通。由于負(fù)載中電感的存在，其增加的電壓VP=LP×di/dt,這個(gè)電壓與電源電源電壓疊加并以浪涌形式加在下臂IGBT的兩端，在極端狀況下可能造成IGBT損壞。

b.續(xù)流二極管的復(fù)原浪涌當(dāng)續(xù)流二極管復(fù)原時(shí)會(huì)產(chǎn)生與關(guān)斷浪涌電壓相像的浪涌電壓。當(dāng)下臂IGBT開(kāi)通時(shí)，續(xù)流管電流轉(zhuǎn)移到下臂IGBT而下降。而當(dāng)復(fù)原時(shí)，線路中的寄生電感產(chǎn)生一個(gè)浪涌電壓LP×di/dt.返回電流導(dǎo)通：直流電壓干脆作用于變壓器源邊，源邊儲(chǔ)存能量；斷開(kāi)：復(fù)變產(chǎn)生相反電壓（電流不能突變），此時(shí)整流二極管導(dǎo)通，能量通過(guò)電磁作用耦合到副邊，產(chǎn)生正向電壓注釋頁(yè)1IGBT導(dǎo)通后的管壓降與所加?xùn)旁措妷河嘘P(guān),在漏源電流確定的狀況下,uGS越高,uDS就越低,器件的導(dǎo)通損耗就越小。但是,uGS并非越高越好,一般不允許超過(guò)20V,一旦發(fā)生過(guò)流或短路,柵壓越高,則電流幅值越高,IGBT損壞的可能性就越大。通常,綜合考慮取+15V為宜。所以電路中用NPNPNP對(duì)管的推挽輸出來(lái)實(shí)現(xiàn)柵極的+15V和0V的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換。同時(shí)，柵極R38的接入保證輸入信號(hào)消逝時(shí)柵極電壓為0注釋頁(yè)2IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)，絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件。返回柵極電阻Rg的作用：1、消退柵極振蕩絕緣柵器件(IGBT、MOSFET)的柵射（或柵源）極之間是容性結(jié)構(gòu)，柵極回路的寄生電感又是不行避開(kāi)的，假如沒(méi)有柵極電阻，那柵極回路在驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)脈沖的激勵(lì)下要產(chǎn)生很強(qiáng)的振蕩，因此必需串聯(lián)一個(gè)電阻加以快速衰減。2、轉(zhuǎn)移驅(qū)動(dòng)器的功率損耗電容電感都是無(wú)功元件，假如沒(méi)有柵極電阻，驅(qū)動(dòng)功率就將絕大部分消耗在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的輸出管上，使其溫度上升很多注釋頁(yè)3返回IGBT與強(qiáng)電網(wǎng)有干脆電聯(lián)系,因此,驅(qū)動(dòng)器限制電路具有電隔離實(shí)力可以保證設(shè)備的正常工作,同時(shí)又可平安調(diào)試，但不應(yīng)影響驅(qū)動(dòng)信號(hào)的正常傳輸。PWM通過(guò)驅(qū)動(dòng)芯片IR2127的隔離，使得輸出段HO使信號(hào)變?yōu)?~15V。對(duì)管和驅(qū)動(dòng)芯片也保證了IGBT出現(xiàn)損壞引起的大電流不會(huì)影響到前面的電路驅(qū)動(dòng)電阻Rg的選取IGBT的開(kāi)關(guān)時(shí)間是由驅(qū)動(dòng)器對(duì)IGBT的輸入電容的充放電來(lái)限制,增加門極輸出電流,IGBT開(kāi)通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間會(huì)相應(yīng)縮短,開(kāi)關(guān)損耗也會(huì)降低,Rg主要是用來(lái)限制門極輸出的降值電流,Rg可由下式確定:Rg=△U/Ipeak，(Ipeak=(Vbat-Vceon)/Rcoil一般可以在驅(qū)動(dòng)器數(shù)據(jù)文檔中找到。)可如下選?。篒GBT額定電流(A)分別：50100200300Rg阻值范圍(Ω)分別：10~205.6~103.9~7.5