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1、逆变器过流保护,合肥工业大学 电气与自动化工程学院 201112,逆变器过流的机理,当逆变器工作时，应该充分考虑到器件所能处理的电流能力。并防止过电流现象产生。出现过流的原因： （1）负载阻抗太小； （2）桥臂短路直通。,直通过流,负载过流,防直通保护,直通在桥式电路中是致命的，产生直通原因： （1）软件故障，在某些不确定的区域，程序非法的更改了寄存器，确保驱动信号是互补的，并插入一定的死区时间。 （2）电磁干扰有可能会造成错误的触发信号，从而导致桥臂的直通； （3）冒险竞争可能会导致直通。,防直通措施： （1）确保驱动信号是互补的，并插入一定的死区时间，程序中不能出现BUG。 （2）驱动信号
2、互锁机制； （3）某些芯片具有防直通保护功能，例如M57962。 （4）驱动部分尽可能小，以减少电磁干扰。,M57962防直通机理,M57962L is a hybrid integrated circuit designed for driving n-channel IGBT modules in any gate amplifier application. This device operates as an isolation amplifier for these modules and provides the required electrical isolation betw
3、een the input and output with an opto-coupler. Short circuit protection is provided by a built in desaturation detector. A fault signal is provided if the short circuit protection is activated,理解M57962的直通保护机制关键在于理解二极管D1的作用。 （1）当没有驱动信号时，D1是反偏的。 （2）当IGBT导通时，D1是正偏的，1脚的电压将被拉低， （3）当驱动信号控制导通，若发生直通时，IGBT的导
4、通压降此时很高，D1反偏。,直流分量在交流电路的致命之处,在交流电路中若耦合了直流分量这对整个系统是致命的。 （1）电路中的电感参数将失效，而电感本身的寄生电阻可能只有几个毫欧，这必将迅速的烧毁IGBT。,软件保护,软件保护是通过采样实现的，当采样的电流超过设定值时，返回一个过流变量，并完成相应的操作。例如： if(Ia=I_lim)|(Ia=I_lim)|(Ib=I_lim)|(Ia+Ib)=-1*I_lim) OC_SOFT_F=1; /判断电流是否过流，若过流置位软件过流标志变量 /进行其他操作，例如将PWM通道设置为无效电平等 软件保护的作用时间是间隔的，只有在每个采样周期才检测一次，
5、因此还必须要结合硬件保护电路。,硬件保护,来自电流采样的模拟信号,电流正向保护设定,电流反向保护设定,或门，输出信号送至DSP的FAULTx（x0，1，2，3） 高电平有效,应用DSP的相关资源实现硬件保护,DSP的与过流保护相关的软硬件资源主要包括（1）FAULT03引脚；（2）DISMAP（故障映射寄存器）寄存器； （3）PMFCTL（故障控制）寄存器;（4） FLTACK（故障应答）寄存器；（5）FAULT中断。 利用FAULT信号进行保护，有两种工作模式（1）通过配置DISMAP寄存器通过硬件直接封锁PWM输出；（2）配置PMFCTL寄存器后，进入中断服务子程序。这两种模式是相互独立的
6、，可以独立配置。 一般情形，当电流超过保护设定值时，操作时序如下： 第一步：硬件封锁PWM输出(一旦设置DISMAP寄存器，这一步自动完成)，使通道处于无效电平状态，快速关断IGBT。但是这种工作模式下，当关断IGBT以后电流将下降，很快就会退出PWM通道封锁状态。 第二步：在两个PWM时钟周期后， FLTACK（故障应答）寄存器的FAULTn Pin Flag 为将被置1，向DSP的核提出中断请求。若PMFCTL（故障控制）寄存器的FIE位被配置，且在INTC寄存器中相应位也被配置，且优先级也被设置，即可进入中断服务子程序，在中断服务子程序中即可完成更进一步的操作。,保护设定值的计算 根据所
7、选用的IGBT确定保护电流值，例如15A的IGBT，电流硬件保护值可以设定为8A10A。 根据电流传感器和通道增益，计算出电流保护设定值。 电流传感器增益为50A/16V, 通道增益近似为1，因此保护设定值应为8/50*16=2.5V,所以正向电流保护设定值为2.5V，反向电流保护设定值为2.5V。,DSP的每个PWM单元有四个FAULT引脚（外部故障），可以在PWM的DISMAP寄存器中设置如何用FAULT引脚上的信号封锁PWM输出。 例如，我们希望用Fault0去封锁PWM0PWM5，使PWM通道全部处于无效电平状态，因此可以将DISMAP1和DISMAP2寄存器分别配置为0x1111和0
8、x0011。,Fault信号除了可以用于封锁PWM输出外，还可以向DSP提出中断请求，当对PMFCTL寄存器的1、3、5、7配置以后，即可使能相应的FAULT中断。,问题： 继电器开关动作、IGBT导通和关断时都会不可避免的引入一个几十ns的干扰，干扰信号的幅值可能会高于2V（DSP输入高电平的最低值，解释为1），从而错误的进入FAULT中断。 解决方法： 在Fault中断里面加入几条空指令，约170ns左右，强制这段时间不做任何处理，之后再去读取FACK寄存器的引脚位FPIN0和FPIN1 ，如果Fault信号引脚上的电平仍然为高，则说明是真实的保护信号。立即停止发波，如下图所示。,FAULT信号误触发及其处理,过流保护点,
