用于有源電力濾波器的IGBT驅(qū)動(dòng)及保護(hù)研究

　　l 前言

　　絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管(IGBT)作為一種復(fù)合型器件，集成了MOSFET的電壓驅(qū)動(dòng)和高開關(guān)頻率及功率管低損耗、大功率的特點(diǎn)，在電機(jī)控制、開關(guān)電源、變流裝置及許多要求快速、低損耗的領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。本文對(duì)應(yīng)用于有源電力濾波器的IGBT的特性及其專有EXB84l型驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)進(jìn)行討論，并提出一種具有完善保護(hù)功能的驅(qū)動(dòng)電路。

　　有源電力濾波器設(shè)計(jì)中應(yīng)用4個(gè)IGBT作為開關(guān)，并用4個(gè)EXB84l組成驅(qū)動(dòng)電路，其原理如圖l所示。在實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)補(bǔ)償電流與指令電流的關(guān)系，用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)控制PWM引腳的高低電平，并由驅(qū)動(dòng)電路控制IGBT的通斷。驅(qū)動(dòng)電路同時(shí)對(duì)過流故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)，由DSP采取封鎖控制信號(hào)、停機(jī)等處理。

　　2 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)

　　2.1 驅(qū)動(dòng)電路電源

　　驅(qū)動(dòng)電路需要4路相互隔離的直流電源為4路IGBT驅(qū)動(dòng)電路供電，用220V/22V變壓器對(duì)4路交流電源分別整流，用電容器和78L24型電壓調(diào)整器穩(wěn)壓后輸出4路24V直流電壓，如圖2所示。

　　2.2 柵極電壓

　　IGBT通常采用柵極電壓驅(qū)動(dòng)，它對(duì)柵極驅(qū)動(dòng)電路有著特殊的要求。柵極驅(qū)動(dòng)電壓脈沖的上升率和下降率要足夠大，導(dǎo)通時(shí)，前沿很陡的柵極電壓UGE可以使IGBT快速導(dǎo)通，并減小導(dǎo)通損耗，關(guān)斷時(shí)，其柵極驅(qū)動(dòng)電路要給IGBT提供一個(gè)下降很陡的關(guān)斷電壓，并在柵極和發(fā)射極之間施加一個(gè)適當(dāng)?shù)姆聪蜇?fù)偏壓，以便使IGBT快速關(guān)斷，并減小關(guān)斷損耗。IGBT導(dǎo)通后，柵極的驅(qū)動(dòng)電壓和電流要有足夠的寬度，以保證IGBT在瞬時(shí)過載時(shí)未退出飽和區(qū)受到損壞。柵極驅(qū)動(dòng)電壓推薦值為15 V