基于skhi22b的電動游覽車驅(qū)動電路設(shè)計(jì)
呂健攀，張奕黃，楊岳峰，王衛(wèi)東(北京交通大學(xué)，北京100044)
中圖分類號：tm343 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：e
文章編號：1004 -7018( 2008) 09 -0061 -01
0引言
電動汽車是新時代的產(chǎn)物，它以電能為能源，具有零排放、無污染等特點(diǎn)，應(yīng)用廣闊。而驅(qū)動電機(jī)以及控制系統(tǒng)是電動汽車動力系統(tǒng)中的核心，為了達(dá)到高效率、高勝能，通常
采用異步電機(jī)。用集成功率模塊( ipm)作為逆變器使用時，雖然應(yīng)用簡單，開發(fā)周期短，然而實(shí)際應(yīng)用中可靠性并沒有icbt高，成本也比較高：因此用jcbt來代替ipm模塊，降
低成本，增加可靠性。igbt驅(qū)動必須具備兩個功能：一是實(shí)現(xiàn)控制電路與被驅(qū)動icbt柵極的電隔離，二是提供合適的柵極驅(qū)動脈沖。為r能有效的驅(qū)動icbt，本文結(jié)合異步電動機(jī)的控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一種高性能的逆變驅(qū)動電路，用于電動游覽車逆變控制器上
skhi22系列驅(qū)動模蛺是德國西門康(semikron)公司推出的一種igbt/mosfblt驅(qū)動模塊。skhi系列驅(qū)動模塊主要有以下特點(diǎn)
(1)僅需一個不需隔離的+15 v電源供電；
(2)抗dv/dt能力可以達(dá)到75 kv／μs；
(3)控制電路和t(-.bt主電路之間的隔離電壓可以達(dá)到4 000 v：
(4)輸出峰值電流可以達(dá)到8 a;
(5)同一橋臂上下開關(guān)管驅(qū)動信號具有互鎖功能，可以防止兩個開關(guān)管的貫穿導(dǎo)通；
(6)死區(qū)時間、vce的監(jiān)控、rgon和rgoff.可以分別調(diào)節(jié)，因而可以對不同用戶的特殊需求進(jìn)行優(yōu)化；
(7)可以輸出差錯信號以通知控制系統(tǒng)；
(8)具有過流、欠壓保護(hù)功能。
采用skhi22b的驅(qū)動電路在車用逆變器電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)中得到了較好的應(yīng)用。
1電路設(shè)計(jì)
圖l為基于skhi22b驅(qū)動模塊設(shè)計(jì)的驅(qū)動電路在電動游覽車控制系統(tǒng)中的應(yīng)用框圖。該控制系統(tǒng)是由12節(jié)12 v的蓄電池串聯(lián)構(gòu)成一個144 v的直流電源，通過逆變器把直流電逆變成三相交流電來控制異步電動機(jī)：本文用三個skhi22b模塊驅(qū)動六個lcbt開關(guān)管一設(shè)計(jì)驅(qū)動電路時，外圍電路包括電源部分、故障顯示部分、以及電阻、電容參數(shù)的選取等需要重點(diǎn)考慮。
由于skhi22b模塊內(nèi)部有帶隔離變壓器的dc/dc變換器，因而不需要單獨(dú)設(shè)計(jì)隔離的變壓器，節(jié)省了空間布局，而且只需要一路15 v的驅(qū)功電源。在輔助電源原邊有欠電壓監(jiān)控電路，這樣可以保證icbt具有安全可靠并能提供足夠功率的門極驅(qū)動電路。圖2為其中一個模塊驅(qū)動電路原理圖。驅(qū)動模塊的輸入電壓為15 v，驅(qū)動輸入信號必須是一個5v的信號電壓，通態(tài)電流為0 34 ma，根據(jù)前級r1和r2前級的輸入信號電平的高低，選擇r1和r2的參數(shù)：本文中輸如信號a+、a-的****電平為l5 v，通過計(jì)算，開通電阻r1和r2參數(shù)設(shè)為6 8 kω。
通過對p5、p6、p9管腳電乎的控制，硬件實(shí)現(xiàn)死區(qū)的給定，有0、l .3μs、2 .3μs、3.3μs、4.3μs五種死區(qū)狀態(tài)，如表l所示。根據(jù)實(shí)際需要，選擇對應(yīng)的死區(qū)時間。本文采用p5、p6、p9同時開路的方式，死區(qū)時間設(shè)為4 3 μs。
輸出級可通過分別串接的r gon和r goff調(diào)節(jié)icbt的開通和關(guān)斷速度，當(dāng)icbt在硬開關(guān)方式下工作時，會在開通及關(guān)斷過程中產(chǎn)生較大的開關(guān)損耗，這個過程越長，開關(guān)損耗越大，器件工作頻率較高時，開關(guān)損耗甚至?xí)蟠蟪^icbt通態(tài)損耗，造成管芯溫升較高；這種情況會大大限制igbt的開關(guān)頻率和輸出能力，同時對ic-bt昀安全工作造成很大威脅，icbt的開關(guān)速度與其柵極控制信號的變化速度密切相關(guān)，icbt的柵極電壓源特性呈非線性電容性質(zhì)，因此，驅(qū)動器須具有足夠的瞬時電流吞吐能力，才能使igbt柵源電壓建立或消失得足夠快，從而使開關(guān)損耗降至****水平；另一方面，驅(qū)動器電阻也不能過小，以免驅(qū)動回路的雜散電感與柵極電容形成欠阻尼振蕩，同時過短的開關(guān)時間，也會造成主回路過高的電流尖峰，這既對主回路安全不利，又容易在控制電路中造成干擾：一推薦為在保證死區(qū)時間的條件下，開關(guān)延遲時間不大于1μs;阻值越大，開通關(guān)斷越慢：r gon< |
