Vấn đề bảo vệ cho IGBT

Một phần của tài liệu Thiết kế bộ nghịch lưu 1 pha với các yêu cầu (Trang 29)

IGBT thường được sử dụng trong các mạch nghịch lưu hoặc các bộ biến đổi xung áp một chiều, trong đó áp dụng các quy luật biến điệu khác nhau và thường yêu cầu van đóng cắt với tần số cao, từ 2 đến hàng chục kHz. Ở tần số đóng cắt cao như vậy. Những sự cố xảy ra có thề phá hủy phần tử nhanh chóng. Sự cố thường xảy ra nhất là q dịng do ngắn mạch từ phía tải hoặc từ các phần tử có lỗi do chế tạo hoặc do lắp ráp. Vì vậy vấn đề bảo vệ cho phần tử là nhiệm vụ cực kỳ quan trọng đặt ra. Đối với IGBT ta có thể ngắt dịng điện bằng cách đưa điện áp điều khiển về giá trị âm. Tuy nhiên quá tải dòng điện có thể đưa IGBT ra khỏi chế độ bão hịa dẫn đến cơng suất phát nhiệt tăng lên đột ngột, phá hủy phần tử sau vài chu kỳ đóng cắt.

Mặt khác khi khóa IGBT lại trong một thời gian rất ngắn khi dòng điện lớn dẫn đến tốc độ tăng dòng dI/dt quá lớn gây quá áp trên Collector - Emitter, lập tức đánh thủng lớp tiếp giáp này. Rõ ràng là, trong sự cố q dịng, khơng thể tiếp tục điều khiển IGBT bằng những xung ngắn theo quy luật biến điệu như cũ và cũng không thể chỉ đơn giản là ngắt xung điều khiển để dập tắt dòng diện được. Vấn đề ngắt dịng đột ngột khơng chỉ xảy ra trong chế độ sự cố mà còn xảy ra khi tắt nguồn hoặc khi dừng hoạt động, nghĩa là trong chế độ vận hành bình thường. Có thể ngăn chặn hậu quả của việc tắt dịng đột ngột bằng cách sử dụng các mạch dập RC (snubber circuit), mắc song song với phần tử. Tuy nhiên các mạch dập làm tăng kích thước và làm giảm đồ tin cậy của thiết bị. Giải pháp tích cực hơn được đưa ra ở đây là làm chậm lại q trình khóa của IGBT, hay cịn gọi là khóa mềm (soft turn-off),

khi phát hiện có sự cố dịng điện tăng q mức cho phép. Trong trường hợp này điện áp trên cực điều khiển và Emitter được giảm đi từ từ về đến điện áp âm khi khóa. IGBT sẽ chuyển về trạng thái khóa qua chế độ tuyến tính, do đó dịng diện bị hạn chế và giảm dần về không, tránh được quá áp trên phần tử. Thời gian khóa của IGBT có thể được kéo dài 5 đến 10 lần thời gian khóa thơng thường. Có thể phát hiện quá dòng bằng cách dùng các phần tử đo dịng điện tuyến tính như xen xơ Hall hoặc các mạch đo dòng điện trên shunt dòng. Tuy nhiên đối với IGBT có thể phát hiện q dịng sử dụng tín hiệu điện áp trên Collector - Emitter. Khi có

tín hiệu mở nếu UCE lớn hơn mức bão hịa thơng thường UCE.bh < 5V chứng tỏ IGBT ra khỏi chế độ bão hòa do dòng điện quá lớn. Một số vi mạch optocoupler được chế tạo sẵn cho mục đích phối hợp giữa tín hiệu điều khiển và phát hiện chưa bão hòa ở IGBT, hơn nữa lại cách ly giữa mạch lực và mạch điều khiển. Ngày nay chức năng phát xung và bảo vệ IGBT đã được tích hợp trong các IC chuyên dụng, tạo thuận lợi lớn cho các nhà thiết kế.

Một phần của tài liệu Thiết kế bộ nghịch lưu 1 pha với các yêu cầu (Trang 29)

Tải bản đầy đủ (DOCX)

(31 trang)
w