thiết kế bộ biến tần truyền thông ba pha điều khiển động cơ, chương 15

IGBT là phần tử điều khiển bằng điện áp, giống như MOSFET, nên yêu cầu điện áp phải có mặt liên tục trên cực điều khiển và emitter để xác định chế độ khóa, mở. Đối với IGBT phía cao trongmột kênh của bộ nghịch lưu, điện áp tại chân emitter luôn thay đổi thường là giữa đất và điện áp dương của nguồn một chiều. Do đó cần phải tạo ra một nguồn điện áp trôi cho mạch lái phía cao để điều khiển cực cửa của IGBT trong khi tín hiệu điều khiển từ vi xử lý chỉ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
thiết kế bộ biến tần truyền thông ba pha điều khiển động cơ, chương 15 chương 15: Miêu tả chân IRAMS10UP60A Hình (1-4): Bảng miều tả chân IRAMX16UP60A 2.1. Tính chọn tụ boostrap IGBT là phần tử điều khiển bằng điện áp, giống như MOSFET,nên yêu cầu điện áp phải có mặt liên tục trên cực điều khiển vàemitter để xác định chế độ khóa, mở. Đối với IGBT phía cao trongmột kênh của bộ nghịch lưu, điện áp tại chân emitter luôn thay đổithường là giữa đất và điện áp dương của nguồn một chiều. Do đócần phải tạo ra một nguồn điện áp trôi cho mạch lái phía cao đểđiều khiển cực cửa của IGBT trong khi tín hiệu điều khiển từ vi xửlý chỉ có mức điện áp +5V so với đất. Có nhiều phương pháp đểthực hiện điều này một trong những cách đó la sử dụng mạchboostrap. Mạch boostrap bao gồm một điện trở và một tụ điệnđược nối theo sơ đồ như hình (1-5). Phương pháp này có ưu điểmlà giá thành thấp và dễ thực hiện nhưng bị hạn chế bởi yêu cầu xảđiện tích trên tụ boostrap. Hình (1-5): Sơ đồ mạch boostrap Điện áp Vbs (điện áp giữa chân Vb và Vs của IC) cấp nguồn chomạch kích phía cao của IC. Điện áp này đòi hỏi phải được giữ ởtrong khoảng từ 10V đến 20V để mở hoàn toàn van công suất. Mộtsố IC của Interational Rectifier tích hợp cả mạch dò điện áp thấpđối với Vbs để đảm bảo rằng IC sẽ không xuất tín hiệu điều khiểnnếu điện áp Vbs thấp hơn giá trị nào đó (được quy định trongdatasheet). Điều này ngăn không cho van công suất hoạt độngtrong chế độ quá tải. Nguyên lý hoạt động như sau: khi IGBT phía thấp mở, tụ Cbsnạp điện qua diode Dbs, điện trở Rbs và van S2 tới gần giá trị 15V,vì điện thế chân Vs gần như bằng 0. Tụ Cbs được chọn sao cho giữđược hầu hết điện tích khi IGBT phía thấp khóa lại và Vs đạt đếngần giá trị điện áp dây. Sau đó, Vbs xấp xỉ 15V, mạch phía cao củaIC lái được phân cực bởi tụ Cbs. Việc lựa chọn tụ, diode và điện trởphụ thuộc vào các yếu tố sau: - Điện áp Vbs phải được duy trì ở giá trị lớn hơn điện áp khóa(under-voltage lockout) của IC điều khiển. - Cbs không nạp đến chính xác 15V khi van phía dưới mở dođiện áp sụt rên diode Vbs (Vfbs) và điện áp Vceon của S2. - Khi van phía trên mở, tụ xả điện chủ yế bằng những cơ chếsau: + Điện tích Qg cho việc mở van phía trên. + Dòng điện tĩnh (quiscient current) Iqbs cho mạch phía trên của IC. + Điện tích dịch mức (level-shift) QLS yêu cầu bởi mạchdịch mức (level-shifters) trong IC. + Dòng điện rò (leakage current) Idl trên diode boostrapDbs. + Dòn điện rò trên tụ Icbs (bỏ qua nếu dùng tụnonelctrolytic) + Điện tích phục hồi đảo diode boostrap Qrrbs. Giá trị tụ boostrap theo tài liệu của nhà sản xuất được tính theocông thức sau: IQBS I Qg  Q RSBS   Q LS  DL fsw f sw C (1-7) 0,01 Vcc  VFBS  VCEON(S2 )  Trong đó: Qg - điện tích cực cửa cho viêc mở IGBT QRRBS - điện tích phục hồi đảo diode boostrap IQBS - dòng điện tĩnh mạch lái phía cao của IC QLS - điện tích dịch mức bởi bộ dịch mức trong IC IDL - dòng điện rò trên diode fsw - tần số băm xung Vcc - điện áp nguồn cho mạch kích phía cao VFBS - điện áp rơi trên diode VCEON(S2) - điện ráp giữa cực C và cực E khi IGBT phíathấp dẫn Các thông số trên có thể tra trong datasheet của nhà sản xuất.Với tần số băm xung fsw = 5,2kHZ, em chọn giá trị tụ boostrap Cbs= 10μF.3. Thiết kế mạch theo dõi dòng điện Cực emitter của các IGBT phía thấp trong moduleIRAMX16UP60A không được nối với nhau cho phép vi điều khiểnhay DSP có thể theo dõi nhiệt độ trong mỗi pha bằng các điện trởcả biến dòng mắc trên mỗi pha. Mục đích của sự lưu ý này là chỉ ramột giải pháp riêng cho việc cung cấp phản hồi dòng cho bộ A/Dtrong sơ đồ hệ thống. Khi điện trở shunt được mắc vào mạch nối giữa cực emitter củaIGBT và cực âm của nguồn một chiều (V-), dòng điện được cảmứng trên mỗi pha. Hình sau chỉ ra một sơ đồ điển hình. Hình (1-6): Sơ đồ mắc điện trở shunt Tín hiệu điện áp được thao tác dễ dàng hơn so với tín hiệu dòngđiện, do dó điện trở shunt làm việc giống như một bộ chuyển đổidòng điện sang điện áp. Trong nhưng ứng dụng điều khiển động cơ đặc trưng, điện áptrên điện trở shunt có thể âm hoặc dương so với điểm đất (V-). BộA/D lại chỉ được phép lấy đầu vào tín hiệu dương. Đây là một hạnchế lớn và không cho phép người sử dụng có thể sử dụng trực tiếpthông tin từ điện trở shunt. Tín hiệu từ điện trở shunt phải tương thích với đầu vào động củabộ A/D. Nó cần phải được lệch đi một giá trị thích hợp. Một mạch như vậy có thể tham khảo trong tài liệu của nhà sảnxuất như sau: Hình ( ...