ups維修中逆變器的限流保護和過流保護

UPS（Uninterruptible Power Supply不間斷電源）需要實現對重要負載24小時不間斷供電，這就對羞羞视频免费无遮挡成人的可靠性提出了極高的要求。在實際應用環境中，用戶端可能因為操作失誤或者環境因素等情況造成羞羞视频免费无遮挡成人輸出短路；在羞羞视频免费无遮挡成人、逆變器、變頻器的主電路中，變換器橋臂中的兩個IGBT單元，可能會由於驅動信號的紊亂，造成橋臂中的兩個IGBT同時導通，從而導致此橋臂將母線短路，形成很大的短路電流，造成IGBT炸毀，機器損壞。另外橋臂中的單個IGBT短路失效時，當另一個IGBT導通時，也會造成橋臂短路。眾所周知，目前的各種保護措施都無法徹底避免變換器發生橋臂直通的可能性，那麽怎樣實現在發生橋臂直通時能及時檢測出直通故障並保護IGBT，以避免IGBT炸毀，就顯得尤為重要。

故障時，逆變器的功率管會有大電流通過（本文主要針對IGBT講解，也可以類推應用到MOSFET），假如不對此類故障電流進行檢測並實施有效的保護動作，IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor絕緣柵雙極性晶體管)的集電極或者漏極電流會遠超過安全工作區，IGBT會因為瞬間大電流導致高功率損耗炸毀，也可能有過電流引起的過電壓擊穿損壞。這種大電流故障，由於故障點不同，導致大電流現象和保護方案也就不相同。

本文以單相半橋逆變器為例（見圖1），講述UPS輸出短路限流保護和逆變器橋臂直通的過流保護方法。

輸出短路限流保護：例如UPS輸出發生對地或者相間短路，等效電路為電容C1通過Q1和電感Lf放電，Q1的開關頻率一般在4kHZ～20kHZ之間。需要UPS能重複多次承受短路衝擊電流，這就需要將短路時流過IGBT的電流控製在ICRM以內（重複峰值電流，一般ICRM=2ICnom）。在每個Q1的開關周期內，隻要檢測到短路電流達到ICRM，即刻關閉Q1，直到下一個開關周期到來再打開Q1。如此反複，在維持200ms後軟件能控製關閉驅動信號，同時關閉逆變器。

橋臂直通過流保護：例如Q2自身失效短路或者被外在電氣連接短路，在Q1開通時，母線被直接通過Q1短路，此直通電流上升的非常之快，一般在10us之內即能上升到IGBT額定電流的數倍，發生橋臂直通後，需要快速檢測出此故障，並將IGBT驅動封鎖並死鎖，直到係統指令複位才允許再次開啟驅動信號。一般IGBT在總壽命周期內隻能承受此類直通電流100次以內。這類直通保護需要在10uS內，在IGBT的電流不超過ISC（瞬態峰值電流，一般ISC=4ICnom）以前關閉驅動信號，並同時關閉逆變器。

1 輸出短路的限流保護

在圖1標示4處安裝高精度和響應速度的HALL電流傳感器來檢測Lf電感電流，當發生輸出短路時，假如Q1開通，半邊母線UC1通過經過Q1和電感Lf短路，電感電流迅速上升，檢測此電流到一定範圍時（大於正常工作電流，小於重複峰值電流ICRM），將Q1和Q2驅動封鎖，此時電感電流ILf開始下降，當電流下降到一定程度，撤銷驅動封鎖信號。假如此過程中輸出一直短路，待下一個驅動到來時，電感電流又開始上升，到短路保護點時，再一次封鎖IGBT的驅動，如此反複，羞羞答答在线网站通常將這類限流短路保護形象的稱作為逐波限流保護。200ms後，短路情況如仍存在，軟件邏輯可確認判斷此時發生了輸出短路，會關閉逆變IGBT的驅動信號，同時將逆變器關閉。

在實際應用中，多數輸出短路屬於瞬間打火短路，這類短路在打火後即刻短路消除，它真正的短路電流維持小餘200ms，UPS不會軟件邏輯判斷為輸出短路，而僅僅依靠本文介紹的硬件短路保護電路實現逐波限流保護即可。對於輸出短路超過200ms的接觸性短路，在200ms之內的保護均是依靠硬件電路的逐波限流保護，而在超過200ms時，就依靠軟件邏輯判斷，直接撤銷開關器件的驅動信號並關閉逆變器。

2 橋臂直通的過流保護

首先，為避免由於上管Q1和下管Q2因驅動信號同時為高電平而造成的直通故障，羞羞答答在线网站一方麵需要在驅動發波的軟件中考慮加入死區，另一方麵也需要在硬件電路上對上下管的驅動波形進行硬件互鎖，當上下管驅動電平同時為有效電平時，自動封鎖驅動波形。這類保護電路有很多專業文章介紹，可以用與非門電路容易實現，在此不作介紹。

另外，IGBT也有可能過壓導致瞬間擊穿直通，或者自身雪崩失效短路，也可能由於外部原因引起的電氣連接造成的短路，此時標示1、2、3處都會有大電流流過，目前的各種保護措施都無法徹底避免變換器發生橋臂直通的可能性，那麽怎樣實現在發生橋臂直通時能及時檢測出直通故障並保護IGBT，以避免IGBT炸毀，就顯得尤為重要。

本文介紹兩種橋壁直通過流保護的典型電路：

方案一：檢測母線電流（見圖2）：當橋臂母線電流Ip突然增大到一定倍數的額定電流時，認為發生橋臂直通故障，此時封鎖所有IGBT驅動，以消除橋臂直通故障，避免IGBT炸毀。此種檢測電路適用於單相小容量變換器中，對於三相變換器或者大容量變換器，由於母線額定電流較大，單相橋臂直通時，在IGBT損壞以前其Ip變化不太明顯，導致不能有效保護。所以此保護電路僅僅適用於小功率UPS的逆變器保護（20kW以下逆變電路）。

方案二：使用帶有過流檢測的驅動光耦（例如HCPL316J）：由IGBT的特性可知，IGBT開通時，其C、E兩端電壓與其通過的電流有線性關係，IGBT可在10us內承受其額定電流4倍的峰值電流，當發生直通時，通過檢測VCE的飽和壓降來判斷IGBT過流，從而封鎖驅動信號。其通用的電路見圖3：

HCPL316J在驅動為高有效時，引腳DESAT會以典型值0.25mA的充電電流給電容C充電，當IGBT在導通時發生過流,VCE急劇升高超過設定的VCE保護電壓，DESAT引腳充電電壓大於7V時，HCPL316J會自動封鎖驅動，軟關斷IGBT，從而保護IGBT不再通過大電流。通過公式I*△T=C*△U可以計算出DESAT引腳充電電壓達到7V所需要的時間為2.8uS,再加上HCPL的動作時間2uS，可以保證其保護動作時間總共不超過IGBT所能承受過流極限時間10uS,也就能保證在IGBT炸毀以前將其關斷。

二極管D的功能是傳導正向電流，用於檢測IGBT導通時的保護壓降VCE(DESAT)，關斷時，阻斷主電路的高壓。在IGBT關斷期間，IGBT的C-E之間會有較高的dvCE/dt，進而引起給C-E間的脈衝電容充電電流，為避免由於充電電流引起的誤觸發，該二極管最好使用快恢複二極管。短路保護的閥值電壓VCE,fault(th)，可通過HCPL316J的比較器內設定的參考電壓Vref(Vref=7V)和帶串連二極管數量來設定。實際加在C-E間的保護壓降保護點電壓

VCE,fault(th)=Vref—n×VF

其中N是串聯二極管數，VF是二極管的正向通態壓降。

橋臂直通時，實際保護波形如圖4，可以看出在橋臂直通後，由於迅速增大的橋壁直通電流，造成VCE急劇升高，而在VCE達到短路保護的閥值電壓VCE,fault(th)時，通過HCPL316J直接封鎖驅動信號，使得橋臂直通故障消除，從而達到保護IGBT器件不會由於過流而損壞。

結束語：為了提高羞羞视频免费无遮挡成人的可靠性，保證其在一些故障情況下能自我保護，必須對逆變變換器的功率模塊考慮限流保護和過流保護措施。應能在最短的時間內檢測到大電流故障，需要分清楚是輸出短路故障還是橋臂直通故障，然後，由對應的限流保護或者過流保護電路動作，從而達到保護功率模塊的目的。

文章來源：ups維修http://www.hw82.com/solve_ups.asp