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El principio de funcionamiento y el método de control del método de modificación de voltaje IGBT.
03 Nov 2023

A diferencia del método de resistencia, el método de voltaje implica cambiar el voltaje de conducción durante la fase de control para controlar el exceso de voltaje y corriente. Existen aproximadamente dos métodos para cambiar el voltaje de conducción . Uno es lograr el cambio dividiendo el voltaje de conducción a través de una resistencia, y el otro es cambiar la señal de salida en el chip de control (DSPFPGA) y luego convertirla en una señal analógica a través del chip D/A para cambiar la conducción. Voltaje. El diagrama esquemático del control del proceso para encender el método de voltaje se muestra en la Figura 2, y la forma de onda experimental se muestra en la Figura




El método de control para el proceso de apertura del método de voltaje y el método de resistencia es básicamente el mismo. La etapa de control es la misma, comenzando con el aumento del ICE y terminando con la corriente de recuperación inversa del diodo inverso del transistor superior.
Sin embargo, el método de voltaje consiste en cambiar la resistencia de conducción.

El diagrama esquemático del control del proceso de apagado del método de voltaje se muestra en la Figura 4 y la forma de onda experimental se muestra en la Figura 3.

Figura 3: Forma de onda experimental del proceso de conmutación utilizando el método de voltaje modificado (cambio del variador de -10 V a 2,5 V)



Figura 4 Diagrama esquemático del control del proceso de apagado del método de voltaje



Al igual que el método de resistencia, el método de voltaje también se controla desde que el VCE aumenta durante el proceso de apagado hasta que el ICE cae casi a cero y finaliza el control.

Las ventajas de cambiar el método de voltaje a la conducción de múltiples etapas se han discutido en detalle anteriormente, y sus desventajas son similares a las de cambiar el método de resistencia. A continuación se detallan las desventajas:

1: Existen dos métodos para cambiar el voltaje de conducción durante la fase de control: uno es cambiar el voltaje de conducción cambiando la resistencia divisora ​​de voltaje a través de un interruptor (MOSFET); Otro método consiste en cambiar el voltaje de conducción a través de un chip D/A. El primero tiene el mismo problema que el método de control de voltaje, donde es difícil aislar la señal del interruptor de control del circuito de potencia y la señal se ve fácilmente afectada por el ruido del circuito de potencia. Este último tiene el problema de aumentar el coste y la complejidad del circuito del chip D/A, al tiempo que aumenta el retardo del circuito de control y
afecta al control de retroalimentación.
El segundo punto es que el control de retroalimentación durante el proceso de activación es difícil de lograr, al igual que cambiar el método de resistencia, el control debe comenzar desde el momento en que el ICE comienza a subir. De lo contrario, habrá dos situaciones: 1. Si el voltaje de conducción es alto, al igual que al cambiar el método de resistencia, el exceso de ICE será mayor. Si el voltaje de conducción es bajo, provocará una disminución del ICE e incluso provocará que el IGBT se apague por error. Análisis de razones específicas:
el modelo equivalente del circuito de conducción IGBT en esta etapa es el mismo que el modelo equivalente al analizar las deficiencias del método de resistencia modificado, como se muestra en la Figura 2.20. Debido al pequeño tamaño de Rg, la Ig es mucho más grande
que la IgC. Por lo tanto, al analizar defectos en el método de voltaje modificado, se puede ignorar la influencia de IgC. Esto simplifica el modelo equivalente y solo requiere el circuito de conducción. Debido a la pequeña Rg, es necesario considerar
la existencia de una inductancia parásita Lg en el circuito de conducción. El modelo simplificado se muestra en la Figura 5.

Figura 5 Modelo simplificado para la etapa de control del proceso de apertura del método de voltaje



Si el voltaje de excitación durante el control es alto, tomará un período de tiempo (aproximadamente decenas de ns) para que Ig disminuya debido a la presencia de inductancia parásita Lg en el circuito de excitación. En esta etapa, Vge seguirá aumentando a un ritmo más rápido, por lo que no es posible reducir el exceso de ICE a un nivel muy bajo. Si desea controlar el exceso de ICE a un nivel muy bajo, debe reducir el voltaje de conducción a un nivel muy bajo, incluso más bajo que el Vge actual. Esto hará que el ICE caiga e incluso provocará un apagado falso, lo que afectará el funcionamiento normal del IGBT. Para que el IGBT funcione normalmente, el voltaje de conducción durante la fase de control debe ser al menos mayor que el Vge antes del control, lo que evitará que el exceso de ICE se reduzca a un nivel más bajo. Por lo tanto, aún es necesario dejar un gran margen de corriente IGBT en el diseño del circuito.
El tercer punto es que es difícil cambiar el voltaje de accionamiento Vcom durante la fase de control y no se pueden lograr diferentes efectos de control (diferentes sobrepasos de voltaje y corriente). Alguna literatura propone el método de agregar chips D/A a circuitos de control digital para cambiar Vcom. Sin embargo, esto no sólo aumenta el coste, sino que también aumenta el retraso del bucle de control, lo que puede conducir a un control inexacto o incluso ineficaz. No puede considerarse un buen método y no puede utilizarse en aplicaciones prácticas.

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