电动汽车用电机控制器IGBT的驱动与保护技术.doc

电动汽车用电机控制器IGBT的驱动与保护技术 王晓晨1， (1.合肥工业大学 工程学院，安徽 合肥 230009；2.合肥工业大学 工程学院，安徽 合肥 230009.合肥工业大学 工程学院，安徽 合肥 230009) 摘 要：IGBT 的可靠驱动和保护技术是电机驱动器中的关键部分,直接关系到电动汽车行驶的安全和可靠性。本文针对电动汽车电机控制器提出了IGBT寄生参数对其驱动性能的影响，分析了栅极驱动电路设计需要注意的问题，介绍了IGBT的过流、过压、欠压和过热保护电路的设计。 关键词： 中图分类号：TU 41 文献标识码：A ’s Motor controller LI Hong-mei1， 2， (1. School of Electrical Engineering and Automation, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China； 2. School of Electrical Engineering and Automation, Hefei University of Technology，Hefei 230009, China 3. School of Electrical Engineering and Automation, Hefei University of Technology，Hefei 230009, China) Abstract： put forward for the drive and protection of IGBT modules used in EV’s Motor controller because of special working environment, reliable drive and protection technology of IGBT is critical part of the motor controller, and is related to electric vehicle’s safety and reliability directly.In this paper, the effect of IGBT’s parasitic parameter to the motor drive is put forward, some questions of gate drive circuit which should be paid attention to are analyzed, on top of that, design of the overcurrent, overvoltage ,undervoltage and overheat protection circuit are introduced Key words：lectric vehicle；Motor controller；IGBT modules；drive circuit；protection technology 引 言IGBT以其输入阻抗高、开关速度快、通态电压低、阻断电压高、承受电流大等特点，成为当今功率半导体器件发展的主流，特别是近年来大力发展的绿色经济中，IGBT成为新能源、高铁、电动汽车、智能电网等新兴产业或产品中必不可少的功率“芯脏”。 由于电动汽车电机控制器工作环境干扰比较大，IGBT寄生参数[1]的影响关系到驱动电路的设计和动静态性能，有必要提出进行分析。电机控制器是电动汽车的关键部分，对其进行过流、过压、欠压保护不仅能延长电动汽车使用寿命、降低维护成本，而且直接关系到电动汽车的安全稳定行驶。此外，由于电动汽车环境温度高，IGBT热损耗比较大，效果良好的散热系统对于其稳定可靠工作也十分重要。 影响IGBT驱动的寄生参数 、、分别为IGBT的极间寄生电容，这三个电容组成了IGBT的三个寄生电容参数： 其中，称为输入电容，称为输出电容，称为逆导电容。 图1 从零上升到（开启电压）的过程中，栅极电流主要对充电，当达到时，已经基本充满，则是刚刚开始充电；栅射电压从继续上升到IGBT饱和导通的过程中，栅极电流主要对充电。 为了说明极间寄生电容参数对IGBT的工作影响，这里以+15V/0V供电情况为例进行分析。 如图2，当半桥的上桥臂IGBT开通时，下桥臂的IGBT/二极管会产生一个电压变化,在下桥臂IGBT的集电极和栅极之间产生一个电流，给下桥臂IGBT的寄生电容充电。电流流经米勒电容、一系列电阻、和直流母线,栅射电压可由下式得到： 如果大于开启电压，IGBT就会发生误导通。当下桥臂的IGBT动作时同理。 图 寄生参数的影响 2.2 杂散