用于混合动力和纯电动汽车的IGBT大功率电子系统建模3 纯电动汽车, 混合动力, 电子

rise_ming

关键字：混合动力汽车   纯电动汽车   IGBT   大功率电子系统   建模   
过冲电压保护对于任何工业产品来说，可靠性是最重要的问题之一。IGBT栅极驱动电路板中有各种保护措施，可防止IGBT受到过压、过流或过温的破坏。这种应用与IGBT模块的电压保护功能有关。当负载出现短路时，电流会瞬时增加到几千安培。电路中的过流保护部分一旦检测到大电流会立即关断IGBT。然而，快速的电流变化率作用于电路中的寄生电感后会在晶体管中产生过冲电压(图2)。这个电压如果没有被钳位将损坏器件。
图2：诸如电机驱动或逆变器等开关应用在IGBT关断时会产生过冲电压(图中的蓝线)。

保护电路通过检测Vce开启反馈电路。保护电路正确工作的关键因素之一是IGBT模块的关断延时和下降时间，这正是精确的IGBT模型之所以重要的原因。其它重要因素是选择保护电路中的元件，确保反馈时间满足要求。在本例中，目标是使Vce保持在550V以下。图3中的红色是在没有保护的情况下IGBT关断时的过冲电压。蓝线和绿线显示了通过改变控制环路和栅极驱动器中的延时而发生的不同行为。使用驱动电路的Saber或Spice模型可以确保整个仿真模型的精度。
图3：利用仿真理解改变保护电路内器件参数而发生的效应。

精确的Saber模型有助于验证所设计的电路的功能、选择正确的元件和调整参数。通过在实现硬件之前使用仿真可以显著节省时间，降低工程成本。