用于可變速電機驅(qū)動設計的HVIC技術(shù)(圖)
可變速電機驅(qū)動可以提高機器設備的能源效率,但為了降低成本、提高市場響應速度和提高效率,還要在幾個方面對可變速驅(qū)動設計進行改進。其中包括對igbt很關(guān)鍵的線性電流反饋和過流保護特性,這兩個功能傳統(tǒng)上都是通過采用體積大、昂貴和難以組裝的元器件來實現(xiàn)的。
最新的hvic(高壓集成電路)技術(shù)使得大多數(shù)必需的反饋和保護器件可以制作在一個基片上,這樣就可以在范圍更大的市場和應用里,來實現(xiàn)成本低廉、結(jié)構(gòu)緊湊的可變速驅(qū)動。
電機電流感測方法
變換器級和電機相電流的感測對電流模式控制是至關(guān)重要的,這種模式要求很高的精確度和線性度。這種感測對過流保護同樣重要,因為過流保護要求響應速度要快。要同時滿足上述要求,加上獨特的電流信號取樣位置,就要求復雜的電路設計和信號處理。
實際上,電流信號可以通過與下列結(jié)點相連接而被取樣:正或負dc總線、單igbt相位腳、或電機相位超前,如圖1所示。不管在哪個dc總線上取樣的電流信號,都是所有igbt相位腳電流的矢量和。
圖1 電路感測方法
在單個igbt相位腳上對電流的取樣看起來更容易操作了,但實際上卻不能降低對載波頻率取樣處理的需求。到目前為止,最簡單的、容易獲得的電流信號來自于電機的相位超前,信號內(nèi)容僅是基本的變頻電機電流。需要考慮的一個重要因素是,小的差分信號在幾毫伏范圍內(nèi),在600~1200v電壓間變動。另外,由于igbt變換器相的作用,普通模式電壓以最高10v/ns的dv/dt速率在-dc到+dc間變動。
hvic:位準移動(level shifting)
hvic技術(shù)使得位準移動成為可能,即感測一個漂移在大的普通模式電壓上的小差分電壓,甚至在快速瞬變的時候。因此,快速而準確的電流感測在電機的相位超前就可實現(xiàn),從而可以減少硬件設計和信號處理的工作。具體的實現(xiàn)方法是將一個低側(cè)接地cmos電路和一個高側(cè)浮動cmos制作到一起,通過n或p溝道ldmos區(qū)域相隔離。ldmos的作用是位準移動,目的是在低側(cè)和高側(cè)電路之間跨過高壓柵來傳遞控制信號。位準移動電路不受高達50v/ns的快速瞬變的影響,同樣也不受來自于igbt變換器典型的10v/ns噪聲的干擾。
hvic的線性相電流感測
電機電流是通過使用一個外部分流晶體管來感測的,hvic可將小的差分電壓(
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