1. 運(yùn)行過(guò)程中的dv/dt特性分析

(相關(guān)資料圖)

（1）波形邊沿疊加特性

驅(qū)動(dòng)器類IGBT控制方式，特別是變頻器類，有無(wú)PG V/f 控制、帶PG V/f控制、無(wú)PG矢量控制、帶PG矢量控制等等不同的控制方式和術(shù)語(yǔ)描述，總結(jié)來(lái)說(shuō)為三大類：VF、開(kāi)環(huán)矢量、閉環(huán)矢量控制。不同的控制方式發(fā)波方式會(huì)有所差別。

同時(shí)抓取上橋T1、T3、T5的Vce波形，來(lái)綜合說(shuō)明驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行過(guò)程中的Vce的發(fā)波模式。

發(fā)波模式示意圖

模式1：剛啟動(dòng)或0HZ運(yùn)行時(shí)，三個(gè)管子的邊沿（上升沿或下降沿）重疊在一起；模式2：隨著運(yùn)行頻率的增加，三個(gè)管子波形逐漸錯(cuò)開(kāi)，兩個(gè)管子的邊沿（上升沿或下降沿）重疊在一起；模式3：速度穩(wěn)定時(shí)，三個(gè)管子邊沿交錯(cuò)開(kāi)，無(wú)疊加出現(xiàn)；VF模式控制：模式1和模式2；其他模式控制：模式2和模式3；

（2）干擾影響分析

干擾電流峰值：把單管噪聲電流記為Icm=C回路dV/dt，所以，模式1峰值干擾電流相當(dāng)為3Icm、模式2峰值干擾電流為2Icm、模式3峰值干擾電流相當(dāng)為1Icm。

（3）干擾強(qiáng)度比較

因工作在模式1和模式2，所以VF控制下的噪聲量級(jí)比其他控制方式下的更強(qiáng)，特別是0HZ或低頻運(yùn)行時(shí)。

（4）同一驅(qū)動(dòng)參數(shù)下dv/dt隨輸出電流變化的特性

turn on （下降沿）與turn off（上升沿）的dv/dt的特性總結(jié)如下：

上升沿與下降沿在電流過(guò)零點(diǎn)處的dv/dt最大；上升沿的dv/dt在電流正半周比在負(fù)半周大；上升沿的dv/dt在電流正半周內(nèi)隨電流的增大逐漸變小，電流最大時(shí)dv/dt最??；下降沿的dv/dt在電流負(fù)半周比在正半周大；下降沿的dv/dt在電流負(fù)半周內(nèi)隨電流絕對(duì)值變大逐漸變小，電流絕對(duì)值最大時(shí)dv/dt最??；上升沿的dv/dt在電流負(fù)半周期內(nèi)隨電流絕對(duì)值變大而變大；下降沿的dv/dt在電流正半周期內(nèi)隨電流變大而變大；

2. IGBT Vce噪聲源抑制方法

經(jīng)過(guò)以上分析，有以下四種抑制方法：

0HZ或低頻不發(fā)波，或啟動(dòng)頻率提高（如1HZ以上才發(fā)波）；降低五段發(fā)波與七段發(fā)波的運(yùn)行切換點(diǎn)，降低有效發(fā)波次數(shù)；Vce邊沿交錯(cuò)控制最小化dv/dt，使得干擾電流峰值最低，同時(shí)對(duì)損耗沒(méi)有影響；Vce邊沿變緩設(shè)計(jì)；固定參數(shù)設(shè)計(jì)----應(yīng)用較多，一般負(fù)載越重開(kāi)關(guān)損耗越大，與EMI互為矛盾點(diǎn)，需要權(quán)衡；dv/dt在線調(diào)整控制，最優(yōu)化EMI與損耗的折中設(shè)計(jì)；

3. Vce邊沿交錯(cuò)控制

邊沿交錯(cuò)控制的本質(zhì)是增大各個(gè)管子開(kāi)通關(guān)斷的時(shí)間間隔，使得各個(gè)電壓波形邊沿不重疊，降低dv/dt，從而減小干擾。

（1）設(shè)計(jì)點(diǎn)

改變死區(qū)時(shí)間來(lái)完成邊沿交錯(cuò)的控制，但要注意時(shí)間不宜過(guò)大，一般錯(cuò)開(kāi)共模電流第一個(gè)波峰寬度就可以了。

邊沿交錯(cuò)控制示意圖

（2）負(fù)面影響

因死區(qū)時(shí)間的調(diào)節(jié)控制，可能帶來(lái)驅(qū)動(dòng)器輸出電流的非正弦化，需要額外的手段進(jìn)行正弦化的處理。

（3）應(yīng)用場(chǎng)合

特定場(chǎng)合。

4. dv/dt在線調(diào)整控制

因電機(jī)負(fù)載的電感特性，使得IGBT開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，電流不會(huì)立即降為零，需要等到CE兩級(jí)的載流子逐漸消失后，才能徹底的關(guān)斷，電感中的電流變化影響著IGBT的turn on與turn off時(shí)間。線調(diào)整控制的本質(zhì)是找到dv/dt與輸出電流的周期性變化規(guī)律，從而設(shè)計(jì)出適合的驅(qū)動(dòng)參數(shù)，使得EMI與損耗最優(yōu)化。實(shí)際測(cè)試中也發(fā)現(xiàn)dv/dt與驅(qū)動(dòng)參數(shù)及輸出電流大小等因素相關(guān)。

驅(qū)動(dòng)器不接電機(jī)，dv/dt測(cè)量很穩(wěn)定，在不同運(yùn)行頻率下測(cè)得的結(jié)果都一樣；驅(qū)動(dòng)器接電機(jī)（空載與加載），dv/dt隨電流的變化而變化。在相同的IGBT的g極驅(qū)動(dòng)參數(shù)下，電流越大dv/dt越小；

（1） 設(shè)計(jì)點(diǎn)

由變化過(guò)程中過(guò)零點(diǎn)為dv/dt最大點(diǎn)，保證過(guò)零點(diǎn)dv/dt滿足EMI要求，再根據(jù)輸出不同電流動(dòng)態(tài)調(diào)整dv/dt，使得趨近于過(guò)零點(diǎn)的dv/dt。其驅(qū)動(dòng)控制電路示意圖參見(jiàn)圖16，dv/dt的驅(qū)動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)方向參見(jiàn)圖17。

圖16 驅(qū)動(dòng)控制電路示意圖

圖17 dv/dt設(shè)計(jì)方向-上升沿dv/dt設(shè)計(jì)

圖17 dv/dt設(shè)計(jì)方向-下降沿dv/dt設(shè)計(jì)

（2）dv/dt在線調(diào)整控制的優(yōu)點(diǎn)

dv/dt在整個(gè)周期內(nèi)為滿足EMI需求的最大值，大大減小了開(kāi)關(guān)損耗，最優(yōu)化EMI與損耗的設(shè)計(jì)；不需要在IGBT的E級(jí)上串電感，而引發(fā)的諧振風(fēng)險(xiǎn)；

（3）G級(jí)驅(qū)動(dòng)部分，有以下兩種實(shí)現(xiàn)方法

采用不同的驅(qū)動(dòng)參數(shù)組合；采用柵極電流控制芯片；

（4） 負(fù)面影響

增加控制電路與電流檢測(cè)電路，成本增加，控制稍復(fù)雜；

（5） 應(yīng)用場(chǎng)合

通用。

5. 應(yīng)用案例調(diào)查

邊沿交錯(cuò)控制技術(shù)目前了解到還沒(méi)有企業(yè)來(lái)做，未來(lái)特性場(chǎng)合下可能會(huì)有應(yīng)用；不同驅(qū)動(dòng)參數(shù)組合的動(dòng)態(tài)調(diào)整，已經(jīng)有實(shí)際應(yīng)用（例：某公司的深海探測(cè)器的高壓電源產(chǎn)品，解決系統(tǒng)自擾問(wèn)題）。柵極電流控制芯片，在行業(yè)有應(yīng)用，功率半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)芯片廠家也已經(jīng)有標(biāo)準(zhǔn)品或根據(jù)客戶需求進(jìn)行定制。