汽車電力電子變換課件講解

第十二章汽車電力電子變換新能源汽車電工電子與電力電子基礎(chǔ)2說出電力二極管的控制條件。說出電力晶體管開關(guān)的控制條件。說出電力場效應(yīng)晶體管開關(guān)的控制條件。說出雙極型晶體管開關(guān)的控制條件。說出智能功率模塊的控制條件。能在板下和板上在線測量電力二極管判斷好壞。能在板下和板上在線測量電力晶體管判斷好壞。能在板下和板上在線測量電力場效應(yīng)晶體管判斷好壞。能在板下和板上在線測量雙極型晶體管判斷好壞。能在板下和板上在線測量智能功率模塊判斷好壞。知識(shí)目標(biāo)技能目標(biāo)3第一節(jié)電力電子技術(shù)一、什么是電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)（ＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）是電工技術(shù)的分支之一，本來并不是汽車專業(yè)學(xué)習(xí)的內(nèi)容，但近年來純電動(dòng)汽車、油電混合動(dòng)力汽車、燃料電池汽車中的車用變頻器采用了電力電子技術(shù)，所以有必要講解一下這部分內(nèi)容。4應(yīng)用電力電子器件和以車用ECU為代表的控制技術(shù)，對(duì)電能（特別是大的電功率）進(jìn)行處理和變換，是汽車電力電子技術(shù)的主要內(nèi)容。汽車電力電子技術(shù)包括下面三大部分：１）電力電子元器件：汽車上涉及電力二極管、固態(tài)繼電器、電力晶體管、電力場效應(yīng)晶體管和集成柵極的雙極型晶體管。２）車用電力電子換流技術(shù)：將直流電通過變頻技術(shù)換流成三相正弦交流電，實(shí)現(xiàn)電機(jī)周期性的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)最小。３）直接轉(zhuǎn)矩控制：如何將汽車上的混合動(dòng)力控制ＥＣＵ或純電動(dòng)汽車的整車控制ＥＣＵ發(fā)到變頻器的轉(zhuǎn)矩值變成控制開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)刻和導(dǎo)通時(shí)間的控制。第一節(jié)電力電子技術(shù)5678第二節(jié)整流二極管一、概述9101112131415161718二、整流二極管類型１.標(biāo)準(zhǔn)工頻型（或普通型）整流二極管恢復(fù)特性慢但可獲得高的電壓和電流定額，如１~6000A、200~6000V。多用作轉(zhuǎn)換速度要求不高的整流器，包括電力牽引、蓄電池充電、電鍍、電源、焊接和不間斷電源等。２.快速恢復(fù)二極管有短的恢復(fù)時(shí)間，適用于中等電壓和電流范圍（1~2000A、200～3000V、300ns、10kHZ），多用作高頻開關(guān)應(yīng)用，通常和其他快速器件連接在一起，在斬波、逆變電路中應(yīng)用，多用作旁路二極管或阻塞二極管。因此，快速是重要的，反向恢復(fù)特性是其主要特性。第二節(jié)整流二極管19二、整流二極管類型３.肖特基勢(shì)壘二極管它由金屬半導(dǎo)體結(jié)所構(gòu)成，是多數(shù)載流子器件，它具有低導(dǎo)通電壓和極短的開關(guān)時(shí)間的特性，但也有反向漏電流大和阻斷電壓低的局限性。目前的電流和電壓范圍為１３００Ａ、４５～１０００Ｖ，主要應(yīng)用于高頻、低壓方面，如高頻儀表和開關(guān)電源（計(jì)算機(jī)電源）。第二節(jié)整流二極管2021第三節(jié)電力晶體管電力晶體管通常用GTR表示電力晶體管即電流是由電子和空穴兩種載流子運(yùn)動(dòng)而形成的，故又稱為雙極型電力晶體管BJT。在各種自關(guān)斷器件中，電力晶體管的應(yīng)用最為廣泛。在數(shù)百千瓦以下的低壓電力電子裝置中，使用最多的就是電力晶體管。222324一、電力晶體管結(jié)構(gòu)第三節(jié)電力晶體管25第三節(jié)電力晶體管262728二、電力電子器件及其發(fā)展概況

1948年，普通晶體管的發(fā)明引起了電子工業(yè)革命。半導(dǎo)體器件首先應(yīng)用于小功率領(lǐng)域，如通信、信息處理的計(jì)算機(jī)。1958年，從美國通用電氣公司研制成功第一個(gè)工業(yè)用的普通晶閘管開始，大大擴(kuò)展了半導(dǎo)體器件功率控制的范圍。電能的變換和控制從旋轉(zhuǎn)的變流機(jī)組、靜止的離子變流器進(jìn)入以電力半導(dǎo)體器件組成的變流器時(shí)代，這標(biāo)志著電力電子技術(shù)的誕生，晶閘管為電力電子學(xué)科的建立立下汗馬功勞。由于晶閘管不能自關(guān)斷，屬半控型，可算作第一代電力電子器件第一節(jié)電力電子技術(shù)29至今晶閘管及其派生器件仍廣泛應(yīng)用于各種變流器中，并且還在發(fā)展中。由于包括晶閘管在內(nèi)的電力電子器件具有體積小、重量輕、功耗小、效率高和響應(yīng)快等特點(diǎn)，用它構(gòu)成的變流裝置具有可靠性高、壽命長、容易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，特別是它可節(jié)約能源，所以得到飛速的發(fā)展?？梢哉J(rèn)為電力電子學(xué)就是應(yīng)用在電力技術(shù)領(lǐng)域中的電子學(xué)，它是電氣工程三大主要領(lǐng)域———電力、電子和控制之間的邊緣學(xué)科。晶閘管30晶閘管31晶閘管被稱為晶體閘流管或可控硅整流器件,簡稱為SCR。32晶閘管33343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566三、電力電子器件

電力晶體管（GTR）、門極關(guān)斷晶閘管（GTO）、電力場效應(yīng)晶體管（MOSFET）等，這些可稱為第二代電力電子器件。新型電力電子器件種類繁多，汽車中采用的電力電子器件有雙極型電力晶體管（GTR）、電力場效應(yīng)晶體管（poｗer

MOSFET）和集成柵極的雙極型晶體管（IGBT）。IGBT是在GTR和MOSFET之間取其長、避其短而出現(xiàn)的新器件，它實(shí)際上是MOSFET驅(qū)動(dòng)雙極型晶體管，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。第一節(jié)電力電子技術(shù)67目前，各類電力電子器件所達(dá)到的水平如下：電力晶體管：單管１kＶ、200Ａ；

模塊1.2kＶ、800Ａ；1.８ｋＶ、100Ａ。場效應(yīng)晶體管：1kＶ、38Ａ。絕緣柵雙極型晶體管：1.2ｋＶ、

400Ａ；1.8ｋＶ、100Ａ。第一節(jié)電力電子技術(shù)68四、功率集成電路在模塊化和復(fù)合化思路的基礎(chǔ)上，很自然的發(fā)展便是功率集成電路（PIC）。PIC是電力電子技術(shù)與微控制結(jié)合的產(chǎn)物，它是指功率在１Ｗ以上，功能上具有邏輯、控制、保護(hù)、傳感、檢測、自診斷的集成電路。PIC分兩類：高壓集成電路和智能集成電路。前者是橫向高壓器件與邏輯或模擬控制電路的單片集成，后者是縱向功率器件與邏輯或模擬控制電路的單片集成。無論是哪一種，其采用的功率器件都有雙極型器件（如晶體管）和單極型器件（如場效應(yīng)晶體管），也有復(fù)合器件，而控制電路大部分采用了MOS技術(shù)。第一節(jié)電力電子技術(shù)69五、變流技術(shù)功能１.整流器功能２.變頻器功能３.斬波器功能第一節(jié)電力電子技術(shù)70六、控制技術(shù)以往電力電子變流裝置采用PID模擬控制，其主要缺點(diǎn)是溫漂大，調(diào)整不方便。現(xiàn)在已引入16位和32位計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ玫臄?shù)字集成電路，使得控制性和精度大大提高。第一節(jié)電力電子技術(shù)71七、本課程的任務(wù)與要求電力電子變流技術(shù)是汽車專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，主要研究有關(guān)各類變流裝置中發(fā)生的電磁過程、基本原理、控制方法。為簡化內(nèi)容，關(guān)于設(shè)計(jì)計(jì)算及其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等不在本書中講解。電力電子變流技術(shù)課程的基本要求如下：１）熟悉和掌握普通電力晶體管、電力場效應(yīng)晶體管和絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）電力電子器件的工作機(jī)理。２）熟練掌握DC/DC轉(zhuǎn)換器和三相交流逆變電路的基本原理。第一節(jié)電力電子技術(shù)72第四節(jié)電力場效應(yīng)晶體管一、什么是電力MOSFET小功率場效應(yīng)晶體管有結(jié)型和絕緣柵型兩種類型。電力場效應(yīng)晶體管也有這兩種類型，但通常主要指絕緣柵型中的ＭＯＳ型，簡稱電力ＭＯＳＦＥＴ。電力場效應(yīng)晶體管在導(dǎo)通時(shí)只有一種極性的載流子（多數(shù)載流子）參與導(dǎo)電，是單極型晶體管。73第四節(jié)電力場效應(yīng)晶體管一、什么是電力ＭＯＳＦＥＴ電力場效應(yīng)晶體管是用柵極電壓來控制漏極電流的，因此它的一個(gè)顯著特點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)電路簡單，驅(qū)動(dòng)功率小。其第二個(gè)顯著特點(diǎn)是開關(guān)速度快、工作頻率高，電力ＭＯＳＦＥＴ的工作頻率在所有電力電子器件中是最高的。另外，電力ＭＯＳＦＥＴ的熱穩(wěn)定性優(yōu)于雙極型電力晶體管。但是電力ＭＯＳＦＥＴ電流容量小，耐壓低，只適用于小功率電力電子裝置。74二、電力ＭＯＳＦＥＴ的結(jié)構(gòu)第四節(jié)電力場效應(yīng)晶體管75三、電力ＭＯＳＦＥＴ工作原理第四節(jié)電力場效應(yīng)晶體管76第五節(jié)絕緣柵雙極型晶體管一、絕緣柵雙極型晶體管（ＩＧＢＴ）絕緣柵雙極型晶體管（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＩＧＢＴ）是雙極型電力晶體管和ＭＯＳＦＥＴ的復(fù)合。電力晶體管飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動(dòng)電流較大。ＭＯＳＦＥＴ驅(qū)動(dòng)功率很小，開關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。ＩＧＢＴ綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓低。77二、ＩＧＢＴ模塊第五節(jié)絕緣柵雙極型晶體管78第五節(jié)絕緣柵雙極型晶體管79第五節(jié)絕緣柵雙極型晶體管80第六節(jié)ＩＧＢＴ柵極驅(qū)動(dòng)一、柵極驅(qū)動(dòng)電壓81二、驅(qū)動(dòng)電壓對(duì)ＩＰＭ中ＩＧＢＴ的影響第六節(jié)ＩＧＢＴ柵極驅(qū)動(dòng)82三、ＩＧＢＴ一般驅(qū)動(dòng)方式（１）小功率的ＩＧＢＴ驅(qū)動(dòng)ＡＣ２２０Ｖ采用自舉ＩＧＢＴ驅(qū)動(dòng)，高頻脈沖變壓器，直流電壓驅(qū)動(dòng)。ＡＣ４００Ｖ采用簡單光耦的新型自舉ＩＧＢＴ驅(qū)動(dòng)器。（２）中等功率的ＩＧＢＴ驅(qū)動(dòng)ＡＣ４００Ｖ采用自舉供電的光耦。ＡＣ６９０Ｖ采用隔離的脈沖變壓器以及復(fù)雜的ＩＧＢＴ驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。（３）大功率ＩＧＢＴ驅(qū)動(dòng)采用隔離變壓器的ＩＧＢＴ驅(qū)動(dòng)。采用Ｖｃｅ飽和壓降進(jìn)行過電流檢測和管理的ＩＧＢＴ驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括軟關(guān)斷動(dòng)作，以及分別采用不同的門極電阻進(jìn)行開通和關(guān)斷。第六節(jié)ＩＧＢＴ柵極驅(qū)動(dòng)83四、ＩＧＢＴ驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)規(guī)則１）采用合適的開通和關(guān)斷電阻。２）考慮過電壓和反向恢復(fù)電流。３）ＩＧＢＴ門極和發(fā)射極的保護(hù)措施。４）必須進(jìn)行防靜電處理。５）電路的保護(hù)措施：包括門極和發(fā)射極間的電阻（４.７ｋΩ～１０ＭΩ），雙向穩(wěn)壓二極管（１６.８～１７.５Ｖ），ＧＥ間加入小電容去掉振蕩，必須考慮上下管同時(shí)導(dǎo)通的情況，因?yàn)椋洌酰洌籼撸桌针娙輹?huì)產(chǎn)生一個(gè)電流），而且還改變集射極的電壓（考慮到門限電壓值），在門極和發(fā)射極中加入負(fù)電壓進(jìn)行關(guān)斷可以避免這個(gè)問題。６）上下橋臂ＩＧＢＴ的開通和關(guān)斷延遲。第六節(jié)ＩＧＢＴ柵極驅(qū)動(dòng)84第七節(jié)ＩＧＢＴ柵極驅(qū)動(dòng)隔離一、柵極光電隔離85第七節(jié)ＩＧＢＴ柵驅(qū)動(dòng)隔離一、柵極光電隔離86第七節(jié)ＩＧＢＴ柵驅(qū)動(dòng)隔離87二、柵極變壓器隔離第七節(jié)ＩＧＢＴ柵驅(qū)動(dòng)隔離88第七節(jié)ＩＧＢＴ柵驅(qū)動(dòng)隔離89第八節(jié)ＩＧＢＴ保護(hù)電路一、ＩＧＢＴ的失效機(jī)制ＩＧＢＴ的失效機(jī)制包括以下四點(diǎn)：１）ＭＯＳ絕緣柵結(jié)構(gòu)在高溫情況下會(huì)失去絕緣能力。２）由于硅芯片與鋁導(dǎo)線之間熱膨脹系數(shù)的差異，在輸出電流劇烈變化時(shí)，鋁導(dǎo)線與硅芯片之間的接觸面會(huì)形成熱應(yīng)力，從而造成裂紋，并會(huì)逐步導(dǎo)致鋁線斷裂。３）由于處于芯片和散熱銅底板間的陶瓷絕緣／導(dǎo)熱片的熱膨脹系數(shù)和散熱銅底板的熱膨脹系數(shù)不同，在底板溫度不斷變化時(shí)，連接兩種材料的焊錫層會(huì)形成裂紋，從而導(dǎo)致散熱能力下降，進(jìn)而導(dǎo)致ＩＧＢＴ溫度過高而失效。４）振動(dòng)可能造成陶瓷片破裂，從而降低散熱能力和絕緣能力。90二、ＩＧＢＴ失效原因分析１.過熱損壞集電極電流過大引起的瞬時(shí)過熱及其他原因（如散熱不良導(dǎo)致的持續(xù)過熱）均會(huì)使ＩＧＢＴ損壞。如果器件持續(xù)短路，大電流產(chǎn)生的功耗將引起溫升，由于芯片的熱容量小，其溫度迅速上升，若芯片溫度超過硅本征溫度（約２５０℃），器件將失去阻斷能力，柵極控制就無法保護(hù)，從而導(dǎo)致ＩＧＢＴ失效。實(shí)際運(yùn)行時(shí)，一般最高允許的工作溫度為１３０℃左右第八節(jié)ＩＧＢＴ保護(hù)電路91２.超出關(guān)斷安全工作區(qū)超出關(guān)斷安全工作區(qū)引起擎住效應(yīng)而損壞。擎住效應(yīng)分靜態(tài)擎住效應(yīng)和動(dòng)態(tài)擎住效應(yīng)。ＩＧＢＴ為ＰＮＰＮ四層結(jié)構(gòu)，體內(nèi)存在一個(gè)寄生晶閘管，在ＮＰＮ晶體管的基極與發(fā)射極之間并有一個(gè)體區(qū)擴(kuò)展電阻Ｒｓ，Ｐ型體內(nèi)的橫向空穴電流在Ｒｓ上會(huì)產(chǎn)生一定的電壓降，對(duì)ＮＰＮ基極來說，相當(dāng)于一個(gè)正向偏置電壓。在規(guī)定的集電極電流范圍內(nèi)，這個(gè)正向偏置電壓不大，對(duì)ＮＰＮ晶體管不起任何作用。第八節(jié)ＩＧＢＴ保護(hù)電路92當(dāng)集電極電流增大到一定程度時(shí)，該正向偏置電壓足以使ＮＰＮ晶體管開通，進(jìn)而使ＮＰＮ和ＰＮＰ晶體管處于飽和狀態(tài)。于是，寄生晶閘管導(dǎo)通，門極失去控制作用，形成自鎖現(xiàn)象，這就是所謂的靜態(tài)擎住效應(yīng)。ＩＧＢＴ發(fā)生擎住效應(yīng)后，集電極電流增大，產(chǎn)生過高功耗，導(dǎo)致器件失效。動(dòng)態(tài)擎住效應(yīng)主要是在器件高速關(guān)斷時(shí)電流下降太快，ｄｕ／ｄｔ很大，引起較大位移電流，流過ＲＳ，產(chǎn)生足以使ＮＰＮ晶體管開通的正向偏置電壓，造成寄生晶閘管自鎖。第八節(jié)ＩＧＢＴ保護(hù)電路93３.瞬態(tài)過電流ＩＧＢＴ在運(yùn)行過程中所承受的大幅值過電流除短路、直通等故障外，還有續(xù)流二極管的反向恢復(fù)電流、緩沖電容器的放電電流及噪聲干擾造成的尖峰電流。這種瞬態(tài)過電流雖然持續(xù)時(shí)間較短，但如果不采取措施，將增加ＩＧＢＴ的負(fù)擔(dān)，也可能會(huì)導(dǎo)致ＩＧＢＴ失效。４.過電壓過電壓會(huì)造成集電極、發(fā)射極間擊穿。過電壓也會(huì)造成柵極、發(fā)射極間擊穿。第八節(jié)ＩＧＢＴ保護(hù)電路94三、ＩＧＢＴ保護(hù)方法１.封鎖柵極電壓封鎖柵極電壓即不再控制ＩＧＢＴ導(dǎo)通。ＩＧＢＴ作為一種大功率的復(fù)合器件，存在著過電流時(shí)可能發(fā)生鎖定現(xiàn)象而造成損壞的問題。在過電流時(shí)如采用一般的速度封鎖柵極電壓，過高的電流變化率會(huì)引起過電電壓，為此需要采用軟關(guān)斷技術(shù)，因而掌握好ＩＧＢＴ的驅(qū)動(dòng)和保護(hù)特性是十分必要的。ＩＧＢＴ的過電流保護(hù)電路可分為兩類：一是低倍數(shù)的（１.２～１.５倍）的過載保護(hù)；二是高倍數(shù)（可達(dá)８～１０倍）的短路保護(hù)。第八節(jié)ＩＧＢＴ保護(hù)電路95２.過載（過電流）保護(hù)ＩＧＢＴ能承受很短時(shí)間的短路電流，能承受短路電流的時(shí)間與該ＩＧＢＴ的飽和導(dǎo)通壓降有關(guān)，隨著飽和導(dǎo)通壓降的增加而延長。如飽和導(dǎo)通壓降小于２Ｖ的ＩＧＢＴ允許承受的短路時(shí)間小于５μｓ，而飽和導(dǎo)通壓降３Ｖ的ＩＧＢＴ允許承受的短路時(shí)間可達(dá)１５μｓ，４～５Ｖ時(shí)可達(dá)３０μｓ以上。存在以上關(guān)系是由于隨著飽和導(dǎo)通壓降的降低，ＩＧＢＴ的阻抗也降低，短路電流同時(shí)增大，短路時(shí)的功耗隨著電流的二次方加大，造成承受短路的時(shí)間迅速減小。過載保護(hù)不必快速響應(yīng)，可采用集中式保護(hù)，即檢測輸入端或直流環(huán)節(jié)的總電流，當(dāng)此電流超過設(shè)定值后比較器翻轉(zhuǎn)，封鎖所有ＩＧＢＴ驅(qū)動(dòng)器的輸入脈沖，使輸出電流降為零。這種過載電流保護(hù)，一旦動(dòng)作后，要通過復(fù)位才能恢復(fù)正常工作。第八節(jié)ＩＧＢＴ保護(hù)電路96（１）過電流保護(hù)措施通常采取的保護(hù)措施有軟關(guān)斷和降柵壓兩種：１）軟關(guān)斷：指在過電流和短路時(shí)，直接關(guān)斷ＩＧＢＴ。但是，軟關(guān)斷抗騷擾能力差，一旦檢測到過電流信號(hào)就關(guān)斷，很容易發(fā)生誤動(dòng)作。為增加保護(hù)電路的抗騷擾能力，可在故障信號(hào)與啟動(dòng)保護(hù)電路之間加一延時(shí)，不過故障電流會(huì)在這個(gè)延時(shí)內(nèi)急劇上升，大大增加了功率損耗，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致器件的ｄｉ／ｄｔ增大。所以往往是保護(hù)電路啟動(dòng)了，器件仍然壞了。第八節(jié)ＩＧＢＴ保護(hù)電路97２）降柵壓：旨在檢測到器件過電流時(shí)，馬上降低柵壓，但器件仍維持導(dǎo)通。降柵壓后設(shè)有固定延時(shí)，故障電流在這一延時(shí)期內(nèi)被限制在一較小值，則降低了故障時(shí)器件的功耗，延長了器件抗短路的時(shí)間，而且能夠降低器件關(guān)斷時(shí)的ｄｉ／ｄｔ，對(duì)器件保護(hù)十分有利。若延時(shí)后故障信號(hào)依然存在，則關(guān)斷器件，若故障信號(hào)消失，驅(qū)動(dòng)電路可自動(dòng)恢復(fù)正常的工作狀態(tài)，因而大大增強(qiáng)了抗騷擾能力。上述降柵壓的方法只考慮了柵壓與短路電流大小的關(guān)系，而在實(shí)際過程中，降柵壓的速度也是一個(gè)重要因素，它直接決定了故障電流下降的ｄｉ／ｄｔ。慢降柵壓技術(shù)就是通過限制降柵壓的速度來控制故障電流的下降速率，從而抑制器件的ｄｕ／ｄｔ和Ｕｃｅ的峰值。第八節(jié)ＩＧＢＴ保護(hù)電路98（２）短路檢測方式一般的短路檢測方式是電流傳感法或ＩＧＢＴ欠飽和保護(hù)。欠飽和法在ＩＰＭ模塊保護(hù)中講解第八節(jié)ＩＧＢＴ保護(hù)電路99第九節(jié)智能功率模塊一、智能功率模塊（ＩＰＭ）簡介智能功率模塊（ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＰｏｗｅｒＭｏｄｕｌｅ，ＩＰＭ）是在ＩＧＢＴ的外圍集成了驅(qū)動(dòng)和診斷電子電路，從而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)和診斷的功能。隨著ＩＧＢＴ的工作頻率在２０ｋＨｚ的硬開關(guān)及更高的軟開關(guān)應(yīng)用中，智能功率模塊（ＩＰＭ）代替了ＭＯＳＦＥＴ和ＧＴＲ。100二、智能功率模塊（ＩＰＭ）功能具體功能有柵極驅(qū)動(dòng)、短路保護(hù)、過電流保護(hù)、過熱保護(hù)和欠電壓鎖定。第九節(jié)智能功率模塊101三、ＩＰＭ的保護(hù)方法１.控制電源欠電壓（ＵＶ）鎖定欠（低）電壓（ＵｎｄｅｒＶｏｌｔａｇｅ，ＵＶ）保護(hù)：如果某種原因?qū)е驴刂齐妷悍锨冯妷簵l件，該功率器件會(huì)關(guān)斷ＩＧＢＴ并輸出故障信號(hào)。如果毛刺電壓干擾時(shí)間小于規(guī)定的Ｔｄ（ＵＶ）則不會(huì)出現(xiàn)保護(hù)動(dòng)作。２.過熱（ＯＴ）保護(hù)過熱（ＯｖｅｒＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ＯＴ）保護(hù)：在絕緣基板上安裝有溫度探頭或測溫二極管，如果超過數(shù)值則ＩＰＭ會(huì)截止柵極驅(qū)動(dòng)，直到溫度恢復(fù)正常（應(yīng)避免反復(fù)動(dòng)作）。第九節(jié)智能功率模塊102三、ＩＰＭ的保護(hù)方法３.過電流（ＯＣ）保護(hù)過電流（ＯｖｅｒＣｕｒｒｅｎｔ，ＯＣ）保護(hù)：如果ＩＧＢＴ的電流超過數(shù)值，并大于時(shí)間Ｔｏｆｆ（ＯＣ）（典型值為１０μｓ），ＩＧＢＴ被關(guān)斷。超過ＯＣ數(shù)值，但時(shí)間小于Ｔｏｆｆ（ＯＣ）的電流，并無大礙，故ＩＰＭ不予處理。當(dāng)檢測出過電流時(shí)，ＩＧＢＴ會(huì)被有效軟關(guān)斷。４.短路（ＳＣ）保護(hù)短路（ＳｈｏｒｔＣｉｒｃｕｉｔ，ＳＣ）保護(hù)：當(dāng)發(fā)生負(fù)載短路或上下臂直通時(shí)，ＩＰＭ立即關(guān)斷ＩＧＢＴ并輸出故障信號(hào)。注：過電流采樣和短路采樣采用同一回路。第九節(jié)智能功率模塊103四、ＩＰＭ驅(qū)動(dòng)第九節(jié)智能功率模塊104第九節(jié)智能功率模塊105第九節(jié)智能功率模塊106第九節(jié)智能功率模塊107第十節(jié)ＩＧＢＴ的使用和檢查一、使用注意事項(xiàng)108二、ＩＧＢＴ過載使用ＩＧＢＴ不會(huì)輕易地炸，如果因?yàn)檫^電壓、過電流觸發(fā)的紊亂而炸，那是變頻器的制作水平問題了。一般采用ＩＧＢＴ作為整流或者逆變電路的元器件，里面都有對(duì)元器件的自診斷、自保護(hù)功能，很偶然地才會(huì)炸ＩＧＢＴ，大多數(shù)情況是保護(hù)起作用，自動(dòng)封鎖功率器件。不信你可以對(duì)將變頻器的輸出短路，然后上電，它會(huì)立即報(bào)故障，而不會(huì)炸ＩＧＢＴ。這就是ＩＧＢＴ的抗短路功能。其保護(hù)的速度是很快的，比快速熔斷器還要快。這就是當(dāng)今的ＩＧＢＴ的一大亮點(diǎn)。ＩＧＢＴ不怕短路，但是它害怕過熱（過載）。如果過載使用，ＩＧＢＴ自身就沒有保護(hù)了（變頻器對(duì)它的熱保護(hù)也是比較薄弱的），需要注意它的散熱條件、環(huán)境溫度、長期連續(xù)的工作電流選擇和限制。第十節(jié)ＩＧＢＴ的使用和檢查109三、ＩＧＢＴ極性測量判斷極性首先將萬用表置于Ｒ×１ｋΩ檔，用萬用表測量時(shí)，若某一極與其他兩極阻值為無窮大，調(diào)換表筆后該極與其他兩極的阻值仍為無窮大，則判斷此極為柵極（Ｇ）。其余兩極再用萬用表測量，若測得阻值為無窮大，調(diào)換表筆后測量阻值較小。在測量阻值較小的一次中，紅表筆接的為集電極（Ｃ），黑表筆接的為發(fā)射極（Ｅ）。第十節(jié)ＩＧＢＴ的使用和檢查110四、如何檢測判斷ＩＧＢＴ的好壞如何檢測判斷ＩＧＢＴ的好壞。ＩＧＢＴ的好壞可用指針式萬用表的Ｒ×１ｋΩ檔來檢測，或用數(shù)字式萬