IPM电路设计及其在有源滤波器装置中应用.pdfVIP

第27卷第5期 电力自动化设备 V01．27No．5 ElectricPowerAutomation Mav2007 @2007年5月 Equipment IPM智能功率模块电路设计及其 在有源滤波器装置中应用 袁 涛，郑建勇，曾 伟，康静 (东南大学电气工程系，江苏南京210096) Power 摘要：智能功率模块IPM(IntelligentModule)功能完善，可靠性高，具有集成度高、体积小的 特点。在有源电力滤波器装置中使用IPM可以简化装置的主电路．提高系统整体可靠性。IPM电路 设计主要包括驱动电路部分、缓冲吸收电路部分以及保护电路部分。IPM驱动方案由驱动电源和光 耦接口电路组成．根据模块的设计要求．给出了一种典型的高可靠性的IPM外部驱动方案。由于关 断浪涌电压和续流二极管恢复浪涌电压的存在，IPM上会产生过电压．必须设计相应的缓冲吸收电 路，来减少开关损耗，充分利用功率器件的功率极限。通过分析3种常见的缓冲电路，给出了相应的 适用范围。IPM保护电路由模块内部的保护电路和外围辅助保护电路组成．外围保护电路的设计基 于对IPM故障信号的处理。通过使用IPM构建有源滤波器的逆变电路．分析了其在有源滤波器 装置中的应用。 关键词：智能功率模块；电路设计：有源滤波器 713 中图分类号：TN 文献标识码：B 由绝缘栅双极型晶体管(IGBT)单元构成的智能电路可以提供4种保护功能：过流保护OC、短路保护 Power 功率模块IPM(IntelligentModule)具有集成 度高、体积小的特点。其内部不仅封装了门极驱动控 中有一种保护电路动作．IGBT栅极驱动单元就会关 制电路．而且还有故障检测电路和各种保护电路，能 断门极电流并输出一个故障信号Fo。 实现过热保护、过流保护、短路保护及控制电源欠压 2 IPM电路设计 保护等功能[卜纠。研究了IPM的电路设计．并分析了 IPM在有源电力滤波器(APF)装置中的应用。 IPM电路设计主要包括驱动电路部分、缓冲吸 收电路部分以及保护电路部分． 1 IPM智能功率模块特点 2．1驱动电路部分 IPM由高速、低功率的IGBT芯片和优选的门级 驱动电路是IPM主电路和控制电路之间的接 驱动及保护电路构成，因此具有开关速度快、功耗低 口。良好的驱动电路设计对装置的运行效率、可靠性 的特点。IPM内置的驱动和保护电路使系统硬件简 和安全性都有重要意义。以PM75RSE120为例．这 单、可靠．缩短了系统开发时间．也提高了故障下的 自保护能力[引。模块中每个IGBT的驱动电路设计了l 200V／75A条件以下．功率器件的开关频率最大为 最佳驱动条件。与普通IGBT模块相比．IPM在系统20 性能及可靠性方面都有进一步的提高。 路设计相比．外围驱动电路的设计比较方便．重点在 IPM内部功能框图如图1所示．IPM内建的保护 于驱动电源和光耦接口电路的设计。 IPM对驱动电路的输出电压要求严格，具体如下： a．驱动电压的范围为(1±10％)×15V．电压低 于13．5V将发