IGBT驱动保护与死区补偿技术在变频器中的研究

"这篇硕士学位论文主要探讨了窄脉宽矢量PWM（Pulse Width Modulation）技术中的死区补偿问题，特别是在IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）驱动电路中的应用。论文作者潘年安在电力系统及其自动化专业，导师为杨仁刚，论文详细分析了IGBT的结构和工作特性，并设计了一套基于HCPL316的IGBT驱动保护电路，该电路能适应不同型号IGBT的开关特性，并具备过电流、过电压保护功能，还能通过调节死区时间防止桥臂直通。论文还提出了一种基于功率因数角预测的死区补偿方法，以减少驱动电路中的死区效应，降低输出电流谐波，从而减小电机噪声并延长电机寿命。这种方法在实验中得到了验证，证明了其正确性和有效性。" 在窄脉宽矢量PWM技术中，死区时间的设定是为了避免同一桥臂上的两个功率器件如IGBT同时导通导致的直通故障。死区时间是根据开关器件的开关死区时间确定的，这包括器件的开通时间和关断时间，这些时间与器件的工作结温、负载特性、栅极隔离放大电路的延迟等因素有关。此外，寄生电容会影响输出电压的上升和下降速度，使得输出波形呈现梯形波。死区时间必须大于器件的关断时间和开通时间之和，以确保器件状态转换的安全性。 论文中提到的驱动保护电路设计，使用了HCPL316芯片，该电路具有较强的驱动能力和保护功能，可以适应中小容量IGBT的驱动需求。通过调节死区时间的可调电阻，可以为不同型号的IGBT设置适当的死区时间，确保其安全可靠的运行。 死区补偿是通过预测功率因数角的方法来实现的。首先计算功率因数角，确定电流矢量在三相静止坐标系中的位置，然后判断输出电流方向，以此调整IGBT的控制脉冲宽度，补偿死区时间，减少输出电流谐波，从而提高电机运行的效率和寿命。 在控制单元中，通过修改常用的SVPWM软件，实现了功率因数角预测死区补偿算法。实验结果表明，这种方法可以有效地补偿死区时间，改善变频器的输出性能，验证了该方法的实用性和准确性。关键词包括变频器、IGBT、驱动保护和死区补偿。