智能功率模塊將功率開關和驅動電路集成在一起,而且還設有過電壓、過電流、過熱等故障檢測電路,并將檢測信號送給CPU。它具有體積小、功能多、功耗小、使用方便等優(yōu)點,被廣泛應用于通用變頻器之中。下面成都ABB變頻器維修師傅為大家分享。
IPM是將主開關器件、續(xù)流二極管、驅動電路、過電流保護電路、過熱保護電路和短路保護電路以及驅動電源不足保護電路、接口電路等集成在同一封裝內,形成的高度集成的智能功率集成電路。
IPM的主要特點
1.驅動電路
在IPM內部設置了高性能的驅動電路,具有出現故障后自動軟關斷IGBT的功能,同時,由于結構緊湊,驅動電路與IGBT之間距離極短,抗干擾能力強,輸出阻抗又很低,不需要加反偏電壓,簡化了驅動電路電源,僅需提供1組下橋臂的公共電源和3組上橋臂的獨立“浮地”電源。
2.欠電壓保護
每個驅動電路都具有欠電壓(UV)保護功能。無論什么原因,只要驅動電路電源電壓Ucc低于欠電壓閥值Uuv時間超過10ms,IPM就會關斷,同時輸出一個故障報警信號。
3.過熱保護
IPM內部絕緣基板上設有溫度傳感器,當溫度超過過熱斷開閥值時,IPM內部的保護電路就會阻止門極驅動信號,不接受控制輸入信號,直至過熱現象消失,保護器件不受損壞,同時輸出過熱故障信號。當溫度下降到過熱復位閥值時,電路自動恢復正常工作。
4.過電流、短路保護
IPM中的IGBT電流傳感器是射極分流式,采樣電阻上流過的電流很小,但與流過開關器件上的電流成正比例關系,從而取代了大功率電阻、電流互感器、霍爾電流傳感器等電流監(jiān)測組件。如果IPM中任意一IGBT的C極電流大于過電流動作電流10μs時,IPM將軟關斷,并且輸出過電流報警信號。
5.制動電路
IPM中設有IGBT組成的制動電路。當IPM接收到制動信號后,制動電路中的IGBT導通,接在制動端BN的制動電阻吸收電能,制動電路工作。
6.使用方便
IPM采用陶瓷絕緣結構,直接安裝在絕緣板上。直流輸入(P、N)、制動單元輸出(B)和變頻器輸出端子直接用螺釘連接;輸入、輸出控制端子并排成一列,可用通用插座連接。所以主接線端子和控制端接線端子都可以直接拆卸,不需要烙鐵焊接,非常方便。
IPM內部的基本結構和原理
1.IPM內部基本結構原理
UV為欠壓保護單元、OC為過電流保護單元、SC為短路保護單元、OT為過熱保護單元,這些保護單元的輸出信號作為或門輸入信號。4種保護單元中只要有一種保護單元發(fā)生故障,IPM就會輸出故障信號。Drive為驅動放大單元,可以看出驅動放大單元一方面將接收到的控制信號進行放大輸出,驅動IGBT控制極;同時,可以接收任一故障保護電路的信號,一旦接收到故障保護電路的信號,便輸出軟關斷驅動信號去軟關斷IGBT,使IGBT受到保護。
2.IPM內部結構原理
可見IGBT1~IGBT6組成逆變橋,VDF1~VDF6分別為6個IGBT的續(xù)流二極管。其中IGBT1~IGBT3為上橋臂開關器件,由3個單獨“”浮地直流電源給3組控制電路供電;IGBT4~IGBT6為下橋臂開關器件,3組控制電路由一組直流電源供電;IGBT7為制動電路開關器件,VDW是它的續(xù)流二極管,內部具有門極驅動控制、故障檢測和多種保護電路。內部故障保護電路若檢測到過電流、欠電壓、過熱和短路故障中的任一故障,IPM就會自行軟關斷,同時送出故障報警信號。
IPM各端子符號和含義
UinU:上橋臂U相控制信號輸入端;
UccU:上橋臂U相驅動電源輸入端,UccU為“+”端,GND U為“-”端;
UinV:上橋臂V相控制信號輸入端;
UccV:上橋臂V相驅動電源輸入端,UccV為“+”端,GND V為“-”端;
UinW:上橋臂W相控制信號輸入端;
UccW:上橋臂W相驅動電源輸入端,UccW為“+”端,GND W為“-”端;
Ucc:下橋臂共用驅動電源(Ucc)輸入端,Ucc為“+”端,GND 為“-”端;
UinDB:制動控制信號輸入端;
UinX:下橋臂X相控制信號輸入端;
UinY:下橋臂Y相控制信號輸入端;
UinZ:下橋臂Z相控制信號輸入端;
ALM:保護電路動作時的輸出端;
P、N:變頻裝置整流、平波后主電源(Ud)輸入端,P為“+”端,N為“-”端;
B:制動輸出端子,減速時可以釋放再生電能的端子;
U、V、W:變頻器三相輸出端。