module công suất tích hợp
IRAMX16UP60A
Bên cạnh những ưu điểm như nhỏ gọn hơn, tin cậy hơn, đơn
chíp so với việc sử dụng linh kiện rời, module IPM còn giúp cho các kỹ sư thiết kế tránh khỏi những lỗi thường gặp khi thiết kế bộ
nghịch lưu dùng IGBT:
- Độ tự cảm của mạch thấp hơn so với linh kiện rời làm giảm xung điện áp kim và khả năng hoạt động ở tần số đóng cắt cao với
tổn hao ít hơn.
- Kết nối công suất đơn giản, bao gồm chân V+, Le1, Le2, Le3
và các chân nối với động cơ gồm U,V, W.
- Mạch kích tích hợp bên trong yêu cầu 6 đầu vào logic (cả
mức 3,3V) và 3 tụ boostrap được chọn theo tần số đóng cắt.
- Trễ lan truyền thấp cho cả IGBT phía thấp và phía cao được
làm cho phù hợp với việc ngăn chặn DC core flux tác động vào
động cơ.
- Chế độ an toàn sự cố được bảo đảm bởi tính năng tự ngắt
dựng sẵn khi quá dòng hoặc quá nhiệt.
- Có các chân cho phép theo dõi nhiệt độ và dòng điện pha.
Ưu điểm chính khi sử dụng module IPM là dễ dàng thiết kế một
hệ điều khiển động cơ tối ưu, tin cậy. Kỹ sư thiết kế có thể được
giải phóng khỏi những vấn đề khó khăn sau:
- Làm sao có thể tạo ra một khoảng thời gian trễ hợp lý (deadtime) để tránh trùng dẫn.
- Làm sao để thiết kế mạch bảo vệ quá dòng cho các van công suất IGBT.
- Làm sao để thiết kế mạch kiểm tra quá nhiệt độ mà thực tế là theo dõi nhiệt độ của IGBT.
- Làm sao để làm cho thời gian trễ lan truyền phù hợp trong
mạch kích để ngăn không cho dòng một chiều chạy vào cuộn dây
của stato động cơ.
- Làm sao để lựa chọn thời gian chuyển mạch tối ưu để hạn
chế nhiễu điện từ đạt được hiệu suất cao nhất.
- Làm sao để giảm kích thước cuộn lọc để giảm quá điện áp
khóa IGBT.
Hình (1-2): Sơ đồ cấu trúc bên trong của IRAMX16UP60A (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Module IRAM 600V bao gồm 6 khóa IGBT cùng với mỗi điện
trở cực cửa cho mỗi khóa, ba diode liên lạc cho mỗi pha, mạch
kích dịch mức (level shifting), ba diode boostrap cùng với điện trở
hạn chế dòng và cặp nhiệt điện trở, điện trở cho việc cắt khi quá
nhiệt độ. Mạch cắt khi quá dòng đáp ứng với điện áp đầu được tạo
ra từ một cảm biến bên ngoài như biến áp dòng hay nhiệt điện trở. Chân đầu vào cho mạch cắt thực hiện chức năng đôi sau:
- Đầu vào cho tín hiệu quá dòng
Vì đảm bảo hai chức năng trên nên phải có một mạch bên ngoài
tương tự như sơ đồ sau:
Hình (1-3): Sơ đồ mạch ITRIP
Điều quan trọng là tụ lọc giữa chân Vcc và chân GND phải đặt
gần module IRAM để ngăn nhiễu truyền vào mạch Itrip circuit gây
ra việc cắt sai. Transitor hở collector, điều khiển quá dòng luôn ở
trạng thái mở và cấm chức năng khóa dòng. Mạch bảo vệ quá nhiệt luôn đuợc kích hoạt và được xếp chồng bởi mạch bảo vệ quá dòng.
Tín hiệu vào
Một hệ điều khiển động cơ vòng hở, đầy đủ gồm nguồn tạo tín
hiệu điều khiển, tầng mạch kích và tầng công suất. Động cơ ba pha ở đây có thể là động cơ không đồng bộ hoặc động cơ đồng bộ nam
mạch kích. Nhưng bộ não của hệ thống phải tạo được tín hiệu điều
khiển PWM hoặc thông tin PFM để hoàn chỉnh chức năng của một
hệ điều khiển.
Hệ thống điều khiển ở mức logic 5V được sử dụng thông dụng hơn theo quan điểm chống nhiễu nhưng tín hiệu điều khiển cấp cho
module này có thể là 3,3V mức hoặc bất kỳ mức nào từ 3,3V tới
Vcc (+15V).
Tín hiệu điều khiển vào mạch kích yêu cầu tích cực mức thấp để điều khiển đầu ra. Tín hiệu đầu vào Itrip là 4,3V và điện áp ngắt
chương 15: