为机床工具企业提供深度市场分析                     

用户名:   密码:         免费注册  |   申请VIP  |  

English  |   German  |   Japanese  |   添加收藏  |  
配件附件

车床 铣床 钻床 数控系统 加工中心 锻压机床 刨插拉床 螺纹加工机床 齿轮加工机床
磨床 镗床 刀具 功能部件 配件附件 检验测量 机床电器 特种加工 机器人

配件附件

电工电力 工程机械 航空航天 汽车 模具
仪器仪表 通用机械 轨道交通 船舶

搜索
热门关键字:

数控机床

 | 数控车床 | 数控系统 | 滚齿机 | 数控铣床 | 铣刀 | 主轴 | 立式加工中心 | 机器人
您现在的位置:配件附件网> 技术前沿>德州仪器通过联锁栅极驱动器来提高三相逆变器的鲁棒性
德州仪器通过联锁栅极驱动器来提高三相逆变器的鲁棒性
Jun 10, 2019  来源:-  作者:-
 


 
       变频驱动器(VFD)是工业自动化机械的重要组成部分。它们能够高效地驱动泵、风扇、传送带、计算机数控机床和机器人自动化解决方案,有助于降低工厂的总能耗。若VFD发生故障会直接导致机器停机,进而造成工厂停工和生产损失。因此,VFD的可靠性和鲁棒性是机器制造商和工厂业主的关键要求。

       图1所示的三相逆变器结构是VFD的核心,能够将整流后的电源电压转换为输出到电机的可变频率和可变电压。逆变器的鲁棒性是确保VFD鲁棒性的关键要素。该项技术由德州仪器研发。
带隔离栅极驱动器的三相逆变器
  
       三相逆变器的关键组件是绝缘栅双极晶体管(IGBT)电源开关(通常集成在单个IGBT模块内)和控制IGBT栅极的隔离栅极驱动器。微控制器(MCU)产生彼此互补的高侧和低侧脉冲宽度调制(PWM)信号,在PWM信号转换期间插入死区时间。该死区时间确保顶部和底部IGBT栅极信号不会同时为高电平。

       MCU硬件故障或电机控制软件故障可能导致MCU的高侧和低侧PWM信号锁存为高电平。结果通过顶部和底部IGBT的交叉传导,导致直流总线短路。将电流传感器插入直流总线可检测过流情况,并通过栅极驱动器的启用/禁用管脚或将PWM信号驱动到栅极驱动器的缓冲器来禁用栅极驱动器。感测过流和关机之间的延迟通常为几微秒。但是,多次重复该感测序列会降低IGBT开关的可靠性和寿命。IGBT开关为VFD内部最昂贵的半导体元件。

       但如果两个栅极驱动器都没有响应伪PWM序列呢?无需使用额外的外部硬件,使用联锁法即可实现。

       联锁高侧和低侧栅极驱动器

       在图2所示的这种配置中,高侧驱动器仿真二极管的阳极连接到低侧驱动器仿真二极管的阴极。高侧驱动器仿真二极管的阴极连接到低侧驱动器仿真二极管的阳极。

联锁电路配置
  
       德州仪器在“具有光模拟输入栅极驱动器的200-480 VAC驱动器的三相逆变器参考设计”中测试了联锁电路配置的应用。

       用于200-480 VAC驱动器的三相逆变器参考设计

       立即下载设计

       如图3所示,在正常工作期间,PWM脉冲是互补的,要么正向偏置UCC23513的输入仿真二极管,要么反向偏置缓冲驱动电压为-5 V的隔离栅极驱动器。高反向电压UCC23513的仿真二极管可处理联锁配置中出现的反向电压。而电流控制电容隔离栅极驱动器不具有高反向电压处理能力,且不能联锁。在死区时间内,仿真二极管两端的电压为0 V。

带联锁的正常PWM操作
       
       有目的地插入负死区时间可让您检查联锁电路对来自MCU的故障PWM信号的响应。若两个MCU输出均为高电平,则栅极驱动器的输出为低电平。无论输入PWM信号如何,高侧和低侧栅极驱动器的输出都不会同时变为高电平,从而防止交叉传导。

 

       您可将传统的光隔离栅极驱动器联锁,但它们不能带来更多的好处,比如更高的工作隔离电压;更高的共模瞬变抗扰度;在高达150°C的结温下工作,以及诸如较低的传播延迟和较低的脉冲宽度失真等改进的开关参数。

       UCC23513采用业界标准的六管脚小外形封装,您无需任何额外的原理图或印刷电路板设计更改,即可通过简易交换轻松升级现有VFD中的逆变器。
    投稿箱:
        如果您有机床行业、企业相关新闻稿件发表,或进行资讯合作,欢迎联系本网编辑部, 邮箱:skjcsc@vip.sina.com