开关磁阻电机功率变换器驱动电路研究.pdf

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1、·4·煤矿机电2010年第1期开关磁阻电机功率变换器驱动电路研究王增国，杨玉岗，杨帆(辽宁工程技术大学，辽宁葫芦岛125105)摘要：基于自举式IR2110集成驱动芯片的驱动原理，设计了开关磁阻电机功率变换器驱动电路和相应的开关电源电路，不仅简化了逻辑电路对功率器件的控制要求，而且提高了驱动电路的可靠性，缩小控制板的尺寸。经仿真和实际使用，达到了设计要求。关键词：开关磁阻电机；芯片IR2110；电压型功率器件IGBT；驱动；自举电容；开关电源中图分类号：TP212文献标识码：B文章编号：1001-0874(2010101—0004—05InvestigationontheP

2、owerConverterDrivingCircuitofSwitchedReluctanceDriverWANGZeng-guo，YANGYu—g口，lg，YANGFan(LiaoningTechnicalUniversity，Huhdao125105，China)Abstract：BasedonthedrivingprincipleofbootstrapIR2110integrateddrivingIC，designsthedrivingcircuitandthecorrespondingpowersupplycircuitofpowerconverterofswitc

3、hedreluctancedriver，notonlysimplifiesthecontrolrequirementsoflogiccircuitforpowerdevices，butalsoimprovesthereliabilityofdrivecircuitandreducesthesizeofcontrolboard．Thesimulationandpracticaluseshowthatthedesignrequirementsaleachieved．Keywords：switchedreluctancedriver；IR2110；IsolatedGateBipo

4、larTransistor(IGBT)；drivingcircuit；bootstrapcapacitance；switchpowercircuit1概述对于驱动MOSFET和IGBT电压型功率器件，国内、外已推出了多种具有保护功能的智能驱动器。本文6／4极开关磁阻电机功率变换器采用不对称半桥功率变换器，如图1所示。A相中，当Ⅵ’1、Ⅵ’2同时闭合时，相绕组充电；当VTl、V他同时闭合时，相绕组通过VDl、VD2续流回馈能量。IR21lO芯片是一种双通道、栅极驱动、高压高速功率器件的单片式集成驱动模块，该芯片采用高度集成的电平转换技术，既大大简化了逻辑电路对功率器件的控制要

5、求，又提高了驱动电路的可靠性，尤其是上管采用外部自举电容上电，使得驱动电源数目较其它Ic大大减少。基于IR2110的这些特点，采用3片IR2110来驱动不对称半桥功率变换器3个桥臂中的6个IGBT模块，给出了供电电源的设计，从而在工程上大大减少了控制变压器的体积和电源数目，降低了产品成本，提高了系统可靠性。图1不对称半桥功率变换器原理图2功率变换器IGBT驱动电路设计(1)c2容量选择IR2110的典型电路如图2所示，其中％。采用5—20V电源，适用于TTL或CMOS逻辑信号输入，K。为10—20V功率管门极驱动电源，由于‰可与2010年第1期煤矿机电·5·％oHINSDL

6、fNVSSVCC图2IR2110的典型电路图COM连接，故K。与％。可共用同一个典型值为+15V的电源。图2中，c2为自举电容，K。经VDI、C2、负载、V他给c2充电，以确保VT2关闭、VTl开通时，VTI管的栅极靠C：上足够的储能来驱动，从而实现自举式驱动。若负载阻抗较大，c2经负载降压而充电较慢，使得V他关断vTl开通，C2上的电压充电不到自举电压8．3V以上时，输出电压也将充电不到自举电压8．3V以上，这样，输出驱动信号会因欠压而被片内逻辑封锁，VTl就无法正常工作。为此，就要选用小容量电容，以提高充电电压，或者为c2提供快速充电通路也可取掉VDI，直接给VB、Vs

7、加另一个lO一20V隔离电源。显然，每个周期、r1’1开关一次，C：就通过V他开关充电一次，因此自举电容c：的充电还与输入信号HIN、LIN的PWM脉冲频率和脉冲宽度有关，当PWM工作频率过低时，若vTl导通的脉宽较窄，自举电压8．3V就容易满足，反之将无法实现自举。因此，要合理设置PWM开关频率和占空比调节范围，G的容量选择应考虑以下几点：超1)PWM开关频率较高时，c2应选的较小。2)尽量使自举上电回路不经大阻抗负载，否则应为C：充电提供快速充电通路。3)对于占空比调节较大的场合，特别是在高占空比时，由于VT2