【導讀】在設計過程中經(jīng)常會出現(xiàn)電路報錯的問題。發(fā)生這種情況,我們通常會按部就班的對錯誤進行排查并順利解決。但是有的時候可能會因為知識儲備的限制出現(xiàn)錯誤而無法解決。本文主要講解三相逆變器電路中的IGBT柵極過壓導致IGBT損壞問題。
圖1
圖2
圖1、圖2為主電路拓撲。三相四橋臂逆變器+LC濾波器。IGBT型號為:英飛凌耐壓1200V電流75A的IGBT。驅(qū)動芯片為:concept 2sc0108_17,耐壓為1700V。直流母線電壓由可調(diào)變壓器輸出經(jīng)整流橋整流再經(jīng)電容濾波得到。
當直流母線為300V時,在打開逆變器的情況下(即給PWM信號),逆變器工作正常,輸出三相交流電。然后把直流母線電壓升高為400V,逆變器工作正常。保持直流母線電壓不變,關逆變(IGBT基極電壓為-9V),再開逆變。發(fā)生故障。檢查發(fā)現(xiàn)C相的concept驅(qū)動損壞。C相橋臂的IGBT上下管的G極E極間各自并的一個穩(wěn)壓二極管(SMBJ13)擊穿短路,C相橋臂IGBT上下管的柵極都燒壞,既給GE加15V電源,CE也不能導通。該橋臂IGBT內(nèi)部反并聯(lián)的二極管正常。
最初猜測是IGBT柵極出現(xiàn)了高壓,但是不知道是什么原因造成了柵極的高壓,下面我們就來具體問題具體分析。
圖1為主電路圖,其中R代表負載。圖2為IGBT驅(qū)動。2端接上管柵極,1端接上管發(fā)射極。5端接下管柵極,4端接下管發(fā)射極。
從驅(qū)動波形看,并沒有米勒區(qū),這就說明管子的開關電壓應力比較小。從波形陡度看,動態(tài)內(nèi)阻比較大。因此,如果如此加高壓,出現(xiàn)米勒效應就會半橋局部直通。
從稍帶電流出現(xiàn)的尖峰電壓看,一旦局部直通關斷后過壓擊穿而導致炸管。這點可以通過加大死區(qū)得到解決。另一方面,例子中的策略決定了有開機浪涌。建議用魯棒控制策略,開機電流軟啟動。
本篇文章以一個錯誤的電路為例,深度剖析問題,并給出了相應的解決方法,希望大家在看過本篇文章之后能夠有所收獲。
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