IGBT nadprúdová ochrana
Bez ohľadu na poškodenie majetku alebo bezpečnostné okolnosti je ochrana IGBT pri nadmerných podmienkach kľúčom k spoľahlivosti systému. Moduly IGBT nie sú komponentom bezpečným proti chybám. Ak zlyhajú, môžu spôsobiť explóziu kondenzátora zbernice DC a spôsobiť poruchu celého ovládača. Nadprúdová ochrana sa zvyčajne dosahuje meraním prúdu alebo detekciou desaturácie. Na obrázku 2 sú uvedené tieto tipy.
Pri prúdovom meraní rameno meniča aj fázový výstup vyžadujú meracie zariadenia, ako sú bočne rezistory na zvládnutie porúch pri streľbe a poruchy navíjania motora. Rýchle spustenie vypínacieho obvodu v ovládači a / alebo ovládači brány musí IGBT včas vypnúť, aby sa zabránilo skratu v čase. Najväčší prínos tejto metódy spočíva v tom, že na každom rade meniča sú potrebné dve meracie zariadenia a je vybavený všetkými príslušnými okruhmi na kondicionovanie a izoláciu signálu. To možno zmierniť jednoduchým pridaním bočného odporu k pozitívnej linke DC busu a zápornej linky DC bus. Avšak v mnohých prípadoch sú v architektúre vodiča alebo rezistory fázového posunu buď ručné rezistory, ktoré slúžia aktuálnej regulačnej slučke a poskytujú motorovú nadprúdovú ochranu; sú tiež možné pre nadprúdovú ochranu IGBT - za predpokladu, že doba odozvy kondicionovania signálu je dostatočne rýchla na to, aby chránila IGBT počas požadovaného času vykurovania.
Detekčná detekcia používa samotný IGBT ako prúdový merací prvok. Diódy v schéme zabezpečujú, že napätie kolektoru a emitoru IGBT je monitorované iba snímačom snímania pri zapnutí; pri normálnej prevádzke je napätie kolektoru a emitora veľmi nízke (zvyčajne 1V až 4V). Ak nastane skratová udalosť, zberací prúd IGBT stúpne na úroveň, ktorá riadi IGBT z oblasti nasýtenia a do lineárnej oblasti prevádzky. To spôsobuje rýchle zvýšenie napätia kolektora a emitora. Vyššie uvedené normálne úrovne napätia môžu byť použité na indikáciu prítomnosti skratu, zatiaľ čo prahová hladina desaturácie je typicky v oblasti 7V až 9V. Dôležité je, že desaturácia môže tiež znamenať, že napätie vysielača brány je príliš nízke a IGBT nie je plne nasmerovaný do oblasti nasýtenia. Pri vykonávaní detekcie desaturácie je potrebné dávať pozor, aby sa zabránilo falošnému spusteniu. To sa môže vyskytnúť najmä počas prechodu z stavu vypnutia IGBT do stavu IGBT v stave, keď IGBT nie je úplne nasýtený. Doba vyprázdňovania je zvyčajne medzi signálom zapnutia a časom aktivácie detekcie desaturácie, aby sa zabránilo falošnej detekcii. Zvyčajne sa pridáva aj kondenzátor na nabíjanie zdroja prúdu alebo RC filter, aby sa vytvorila krátka časová konštanta v detekčnom mechanizme na filtrovanie filtrových výbežkov spôsobených snímaním šumu. Pri výbere týchto komponentov filtra je potrebná kompromis medzi odolnosťou voči šumu a časom odolnosti proti skratu IGBT.
Vo všeobecnosti existujú dva spôsoby riešenia problému indukčného vedenia meniča IGBT - pomocou bipolárneho napájacieho zdroja alebo prídavnej svorky Miller. Schopnosť akceptovať bipolárne napájanie na izolovanej strane vodiča brány poskytuje dodatočnú rezervu pre indukované napäťové prechodové stavy. Napríklad záporná koľajnica s hodnotou -7.5V indikuje, že pre snímanie rušivého vedenia je potrebné prechodné napätie indukované viac ako 8,5V. To je dostatočné na to, aby sa zabránilo stratenému vedeniu. Ďalšou metódou je zníženie impedancie vypnutia okruhu ovládača brány po určitú dobu po dokončení prechodu. Toto sa nazýva obežník Miller. Kapacitný prúd teraz preteká cez spodný impedančný obvod, čo zase znižuje veľkosť prechodného napätia. Použitie asymetrických bránových odporov pre zapínanie a vypínanie poskytuje dodatočnú flexibilitu pri prepínaní rýchlosti. Všetky tieto funkcie ovládača brány majú pozitívny vplyv na spoľahlivosť a účinnosť celého systému.
