Igbt 부품 전류, 전압 용량의 제한으로 인해 실제 사용되는 대용량 변속기 시스템에서는 다중 병렬 형태를 사용하는 경우가 많습니다. Igbt 구성 요소 파괴 등 단락 오류가 발생할 경우 IGBT 펄스를 제때에 신속하게 차단하지 않으면 병렬 루프에서 대량의 IGBT 손상이 발생하여 오류 범위가 확대될 수 있습니다.
변속기 시스템에서 들어오는 주 회로와 나가는 주 회로에는 일반적으로 주 회로 전류를 감지하고 대시보드의 하드웨어와 소프트웨어를 통해 과전류 상황을 처리하고 결정하는 홀 CT 가 설치되어 있습니다. 중고장 트립 신호를 보내면 펄스를 빠르게 차단하여 IGBT 부품을 보호해야 한다. 부하로 인한 과전류 보호 효과가 분명하다는 장점이 있지만, 과전류가 펄스 차단으로 검출되는 과정이 너무 길어서 몇 밀리초가 걸리고 DC 회로의 단락도 보호할 수 없다는 단점이 있습니다 (실제 시스템에는 DC 회로 전류 감지 CT 가 없음). 따라서 이 보호 방식으로는 IGBT 보호의 실제 요구 사항을 충족할 수 없습니다.
이를 위해서는 다른 빠른 탐지 방법도 채택해야 한다. 현재 일반적으로 사용되는 방법은 다음과 같습니다.
(1)igbt VCE 전압 모니터링 방법
이것은 비교적 자주 사용하는 방법이다. 집전극 전류 IC 가 높아질 때 vge 또는 VCE 도 높아지는 현상으로 vge 또는 VCE 가 설정된 허용 값을 초과하면 출력 신호가 IGBT 의 펄스를 차단합니다. Vge 는 장애 발생 시 변화가 적기 때문에 파악하기 어렵고 일반적으로 사용이 적습니다. Vce 의 변화는 크기 때문에 실제로 VCE 모니터링법을 사용하여 IGBT 를 보호하는 경우가 많습니다. 이 방법의 장점은 탐지가 예민하고 동작이 빠르며 병렬 루프 IGBT 의 대면적 손상을 효과적으로 피한다는 것이다. 그러나 이 방법의 단점도 뚜렷하다. 배선이 필요하고 각 IGBT 의 집전극과 발사극 사이의 전압 신호를 펄스 구동 보드에 도입해야 한다. 또한 IGBT 가 꺼지면 집전극과 발사극 사이의 전압이 비교적 높기 때문에 펄스 증폭판에 상응하는 절연 및 전위 격리 조치를 늘려야 한다. 그림 1 은 감지 집전극과 발사극 사이의 전압 VCE 를 사용하여 IGBT 를 보호하는 예입니다. 그림 1 VCE 전압 모니터링 및 보호 원칙
(2)igbt 게이트 전압 FB 모니터링 방법
Igbt 구성 요소의 게이트 전압 vge 를 모니터링하여 IGBT 구성 요소가 손상되었는지 확인합니다. Igbt 구성 요소가 손상된 것으로 판단되면 그림 2 와 같이 드라이브의 모든 IGBT 구성 요소를 즉시 신속하게 차단합니다. 이 방법의 장점은 구조가 간단하고 실용적이라는 것이다. 단점은 어떤 IGBT 가 손상되었을 때만 판단할 수 있고, 일반 과전류에 효과가 없다는 것이다. 또한 IGBT 가 단락을 손상시킬 경우 확대판 콘덴서의 작용으로 인해 게이트 전압 VCE 의 변화가 느려지므로 그림 3 과 같이 펄스를 정확하게 판단하고 차단하려면 일반적으로 1ms 정도의 지연이 필요합니다. 이 기간 동안 병렬 회로의 대량의 IGBT 가 손상되어 고장 범위를 넓힐 수 있습니다. 그림 2 게이트 전압 감지 및 보호 구조도 그림 3 IGBT 손상 시 게이트 전압 변경 및 체크 아웃 3 가지 새로운 IGBT 컴포넌트 자체 손실 빠른 감지 방법 (즉, 게이트 전류 ig 감지 방법)
Igbt 부품이 손상되면 문극과 발사극 사이도 뚫렸지만, 정전용량 작용으로 문극 전압의 변화가 더디다. 그러나 회로 이론 i=cdu/dt 에 따르면 게이트 전류 ig 변화는 게이트 전압 vge 보다 훨씬 빠릅니다. 따라서 IGBT 의 게이트 펄스 명령을 문 극 전류와 결합하여 IGBT 가 손상되었는지 빠르고 정확하게 판단할 수 있습니다. Igbt 손상이 감지되면 IGBT 펄스 명령을 즉시 차단하면 병렬 루프에서 대량의 IGBT 손상을 완전히 방지할 수 있으며 오류 범위가 확대되지 않습니다. 구체적인 구조도는 그림 4 에 나와 있습니다.
그림 4 게이트 전류 감지 및 보호 구조도 IGBT 구성 요소가 정상인 경우, 게이트 전압이 on 에서 off 로 전환된 후 IGBT 게이트 전류 ig 값은 IGBT 구성 요소와 관련이 있습니다. 미쓰비시 3.3kv/1.2ka 대용량 IGBT 의 전류 값과 지연 시간을 파악했습니다. Igbt 가 손상되면 도어 극 전류가 변경되고 그림 5 에 나와 있습니다. Igbt 이상이 감지되면 즉시 펄스 차단 명령을 실행하여 오류 확대를 방지합니다. 이 방법의 장점은 감지, 차단 시간이 매우 짧아 단 몇 마이크로초 만에 IGBT 의 대면적 손상을 완전히 방지할 수 있다는 것입니다. 단점은 IGBT 가 작동할 때 이상한지 여부를 판단할 수 없다는 것입니다. IGBT off 명령이 실행될 때만 IGBT 가 스스로 손상되었는지 여부를 판단할 수 있다는 것입니다. 그림 5 IGBT 손상 시 게이트 전류 변화 및 체크 아웃 4 현장 개조 및 효과
원래 현장 주파수 변환기에는 문극 전압 FB 감시법이 사용되었습니다. 펄스 봉쇄는 신속하게 제때에 할 수 없기 때문에, 한 IGBT 가 손상되었을 때 다른 IGBT 의 대면적 손상을 초래하고, 고장의 피해가 막심하기 때문에, 현장에 대한 기술 개조를 해야 한다.
Vce 전압 모니터링 방법을 사용하여 IGBT 과전류를 보호하는 경우 성숙하고 자주 사용되지만 원래의 주파수 변환기에 대한 큰 움직임이 필요합니다. 주 회로에는 많은 배선이 추가되어야 하며 펄스 증폭판의 변화량도 커집니다. 동시에, 원래의 주파수 변환기는 케이블 연결 및 절연 조치를 취할 공간이 많지 않기 때문에, 개조 작업량과 비용에서 모두 실현 가능하지 않다. 따라서 VCE 전압 모니터링 방법은 채택에 적합하지 않습니다.
게이트 전류 ig 검출 방법을 사용하면 편리하고 간단합니다. 원래 주파수 변이기 IGBT 보호 기능을 바탕으로 국부적으로 개조하여 IGBT 게이트 전류 감지 기능을 추가하면 됩니다. 이렇게 하면 게이트 전도 전류가 설정값을 초과하고 X 마이크로초 정도의 지연 후에도 게이트 전류가 여전히 설정값을 초과하면 IGBT 손상이나 이상을 판단하고 즉시 모든 IGBT 펄스 차단 명령을 실행하여 대규모 IGBT 손상을 방지하기 위해 적시에 효과적으로 보호할 수 있습니다.
그림 6 개조된 보호 구조도 그림 6 은 개조된 보호 구조도이며, 여기서 회색 부분은 새로운 게이트 전류 ig 감지 기능 부분입니다.