全桥igbt逆变焊接电源的驱动保护及抗偏磁研究

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1、摘要为提高全桥逆变焊接电源的可靠性，本文对全桥电路的抗直流偏磁、驱动电路、过流保护系统进行了研究。由于不同的IGBT其集电极电流与集射间的饱和压降也不同，并且驱动电路驱动特性还与主电路的漏感，IGBT本身的Miller电容，负载的特性也相关，因此不存在一种适合各种IGBT、各种主电路以及负载的特性的驱动模块。本文在分析IGBT主要专用驱动模块的优缺点基础上，设计了基于降栅压及软关断原理1GBT过流保护方案。给出具体的驱动过流保护电路，并对电路功能和原理进行详尽的分析。IGBT出现过流时立即降低栅压，以增加IGBT短路承受时间

2、，检测真假过流。若为瞬时过流，则可恢复至正常状态：若为真过流，则软关断IGBT，并封锁PWM，同时输出报警信号至PWM芯片，强制关断PWM信号一定时间。电路的过流保护动作参数可以根据特定IGBT进行设置。集栅寄生电容是IGBT管的一个重要参数，在全桥逆变电路中工作时易造成栅射集电压尖蜂，造成桥臂直通，导致器件永久失效。从理论推导栅极驱动波形形成电压干扰的原因，给出栅极尖峰电压干扰值的计算公式及影响因素。采取慢开快关的驱动方式、橱极增加阻尼吸收回路、栅极并联无电感电容以减小栅射极电压尖峰。设计并制作了具有判断真假过流、慢关断功

3、能的驱动电路，同时考虑了IGBT本身的Miller电容和负载的特性对驱动电路的要求。采用MATLAB仿真，得出IGBT死区不均压原因为驱动信号延迟不同造成的IGBT开通及关断不同步、吸收电路参数不等及开关管特性不等，经过试验验证。变压器伏秒周期不等会使得变压器出现直流偏磁现象，引起交压器磁通饱和，造成IGBT过流，损坏IGBT，同时也使变压器发热严重。引起全桥逆交电路变压器伏秒周期不平衡的原因主要有各路信号的延时不同、开关管特性不一致及吸收电路参数不对称。本文通过检测变压器峰值电流，与设定的偏磁过流值进行比较，得到变压器的偏

4、磁信号，对发生偏磁的那一路IGBT的驱动脉宽进行修正，使得变压器两端的伏秒周期重新平衡，消除直流分量。关键词：逆交、驱动、过流保护、密勒效应、抗偏磁ABSTRACTToimprovereliabilityoffull·bridgeweldinginverter,suppressingDCbiasing,drivecircuitandover-CUlTentprotectingsystemonfidl-bridgecircuitarestudiedinthispaper．DifferentlGBTmoduleshavediff

5、erentcollectorcurrentsandgatesaturationvoltages，anddrivecircuit’ScharacteristicsrelatedtOmaincircuit’Sinductance，IGBT’SMillercapacitance，LoadCharaeteristies．SOthereisnotadrivemodulesuitableforeveryIGBT．maincircuitandloadcharacteristic．WorkingPrinciplesandAdvantages

6、anddisadvantagesofcttrrentmainmoduledrivecircuitswereanalyzedandcompared,andOVer-CUlTentprotectionschemewasdesignedbasedontheprinciplesofslowdcx2reaseofthegatevoltageandsoftswitchingover-currentprotection．Specificdriveandover-currentprotectioncircuitWasgiven,andits

7、functionsandprincipleswereanalysisandexplainedindetailed．WhenOVercurrentoccurs，thegatevoltageisdecrease．xlslowlyimmediately,ther【，trueandfalseover-currentcouldbedistinguished：ifitWastransientover-current，thegatevoltageearlberecovered；andifitwastrueover-cUlTent，IGBT

8、couldbeturnedoffslowlyandPWMalsocouldbebloeked,meanwhile，alarmsignalswasoutputtoP、ⅣMchiptoturnoffPⅥMsignalscompulsorilyacertaintime．Over-currempr