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O princípio de funcionamento e método de controle do método de modificação de tensão IGBT
03 Nov 2023

Ao contrário do método de resistência, o método de tensão envolve a alteração da tensão de acionamento durante a fase de controle para controlar o excesso de tensão e corrente. Existem aproximadamente dois métodos para alterar a tensão de acionamento . Uma é conseguir a mudança dividindo a tensão de acionamento por meio de um resistor, e a outra é alterar o sinal de saída no chip de controle (DSPFPGA) e, em seguida, convertê-lo em um sinal analógico através do chip D/A para alterar o acionamento. tensão. O diagrama esquemático do controle do processo para ligar o método de tensão é mostrado na Figura 2, e a forma de onda experimental é mostrada na Figura




O método de controle para o processo de abertura do método de tensão e do método de resistência é basicamente o mesmo. O estágio de controle é o mesmo, começando com a subida do ICE e terminando com a corrente de recuperação reversa do diodo reverso do transistor superior.
No entanto, o método de tensão consiste em alterar o resistor de acionamento.

O diagrama esquemático do controle do processo de desligamento do método de tensão é mostrado na Figura 4, e a forma de onda experimental é mostrada na Figura 3.

Figura 3: Forma de onda experimental do processo de comutação usando o método de tensão modificada (comutação do inversor de -10V para 2,5V)



Figura 4 Diagrama esquemático do controle do processo de desligamento do método de tensão



Assim como o método de resistência, o método de tensão também é controlado desde o aumento do VCE durante o processo de desligamento até que o ICE caia para próximo de zero e finalize o controle.

As vantagens de mudar o método de tensão para acionamento em vários estágios foram discutidas em detalhes anteriormente e suas desvantagens são semelhantes às de mudar o método de resistência. Abaixo estão as desvantagens:

1: Existem dois métodos existentes para alterar a tensão de acionamento durante a fase de controle: um é alterar a tensão de acionamento comutando o resistor divisor de tensão por meio de uma chave (MOSFET); Outro método é alterar a tensão de acionamento através de um chip D/A. O primeiro tem o mesmo problema que o método de controle de tensão, onde é difícil isolar o sinal da chave de controle do circuito de potência e o sinal é facilmente afetado pelo ruído do circuito de potência. Este último tem o problema de aumentar o custo e a complexidade do circuito do chip D/A, ao mesmo tempo que aumenta o atraso do circuito de controle e
afeta o controle de feedback.
O segundo ponto é que o controle de feedback durante o processo de ativação é difícil de conseguir, assim como na mudança do método de resistência, o controle deve começar a partir do momento em que o ICE começa a subir. Caso contrário, haverá duas situações: 1. Se a tensão de acionamento for alta, assim como alterar o método de resistência, o overshoot do ICE será maior. Se a tensão de acionamento for baixa, isso causará uma diminuição no ICE e até mesmo fará com que o IGBT seja desligado por engano. Análise de razões específicas:
O modelo equivalente do circuito de acionamento IGBT nesta etapa é igual ao modelo equivalente na análise das deficiências do método de resistência modificado, conforme mostrado na Figura 2.20. Devido ao pequeno tamanho do Rg, o Ig é muito maior
que o IgC. Portanto, ao analisar defeitos no método de tensão modificada, a influência da IgC pode ser ignorada. Isto simplifica o modelo equivalente e requer apenas o circuito de acionamento. Devido ao pequeno Rg, é necessário considerar
a existência de indutância parasita Lg no circuito de acionamento. O modelo simplificado é mostrado na Figura 5.

Figura 5 Modelo simplificado para o estágio de controle do processo de abertura do método de tensão



Se a tensão de acionamento durante o controle for alta, levará um período de tempo (aproximadamente dezenas de ns) para que Ig diminua devido à presença da indutância parasita Lg no circuito de acionamento. Neste estágio, Vge ainda aumentará em uma taxa mais rápida, portanto não é possível reduzir o overshoot do ICE para níveis muito baixos. Se você deseja controlar o overshoot do ICE muito baixo, é necessário reduzir a tensão de acionamento para um nível muito baixo, ainda mais baixo que a corrente Vge. Isso fará com que o ICE caia e até mesmo causará um falso desligamento, o que afetará a operação normal do IGBT. Para que o IGBT funcione normalmente, a tensão de acionamento durante a fase de controle deve ser pelo menos maior que o Vge antes do controle, o que evitará que o overshoot do ICE seja reduzido a um nível inferior. Portanto, uma grande margem de corrente IGBT ainda precisa ser deixada no projeto do circuito.
O terceiro ponto é que é difícil alterar a tensão de acionamento Vcom durante a fase de controle, e diferentes efeitos de controle (diferentes sobretensões de tensão e corrente) não podem ser alcançados. Alguma literatura propõe o método de adicionar chips D/A a circuitos de controle digital para alterar o Vcom. No entanto, isto não só aumenta o custo, mas também aumenta o atraso do circuito de controlo, o que pode levar a um controlo impreciso ou mesmo ineficaz. Não pode ser considerado um bom método e não pode ser utilizado em aplicações práticas.

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