基于skhi22b的電動(dòng)游覽車驅(qū)動(dòng)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(hào)：tm343 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：e
文章編號(hào)：1004 -7018( 2008) 09 -0061 -01
0引言
電動(dòng)汽車是新時(shí)代的產(chǎn)物，它以電能為能源，具有零排放、無(wú)污染等特點(diǎn)，應(yīng)用廣闊。而驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及控制系統(tǒng)是電動(dòng)汽車動(dòng)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(shí)，雖然應(yīng)用簡(jiǎn)單，開(kāi)發(fā)周期短，然而實(shí)際應(yīng)用中可靠性并沒(méi)有icbt高，成本也比較高：因此用jcbt來(lái)代替ipm模塊，降
低成本，增加可靠性。igbt驅(qū)動(dòng)必須具備兩個(gè)功能：一是實(shí)現(xiàn)控制電路與被驅(qū)動(dòng)icbt柵極的電隔離，二是提供合適的柵極驅(qū)動(dòng)脈沖。為r能有效的驅(qū)動(dòng)icbt，本文結(jié)合異步電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一種高性能的逆變驅(qū)動(dòng)電路，用于電動(dòng)游覽車逆變控制器上
skhi22系列驅(qū)動(dòng)模蛺是德國(guó)西門康(semikron)公司推出的一種igbt/mosfblt驅(qū)動(dòng)模塊。skhi系列驅(qū)動(dòng)模塊主要有以下特點(diǎn)
(1)僅需一個(gè)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(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)具有互鎖功能，可以防止兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的貫穿導(dǎo)通；
(6)死區(qū)時(shí)間、vce的監(jiān)控、rgon和rgoff.可以分別調(diào)節(jié)，因而可以對(duì)不同用戶的特殊需求進(jìn)行優(yōu)化；
(7)可以輸出差錯(cuò)信號(hào)以通知控制系統(tǒng)；
(8)具有過(guò)流、欠壓保護(hù)功能。
采用skhi22b的驅(qū)動(dòng)電路在車用逆變器電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(dòng)模塊設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路在電動(dòng)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(gè)144 v的直流電源，通過(guò)逆變器把直流電逆變成三相交流電來(lái)控制異步電動(dòng)機(jī)：本文用三個(gè)skhi22b模塊驅(qū)動(dòng)六個(gè)lcbt開(kāi)關(guān)管一設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，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(dòng)電路。圖2為其中一個(gè)模塊驅(qū)動(dòng)電路原理圖。驅(qū)動(dòng)模塊的輸入電壓為15 v，驅(qū)動(dòng)輸入信號(hào)必須是一個(gè)5v的信號(hào)電壓，通態(tài)電流為0 34 ma，根據(jù)前級(jí)r1和r2前級(jí)的輸入信號(hào)電平的高低，選擇r1和r2的參數(shù)：本文中輸如信號(hào)a+、a-的****電平為l5 v，通過(guò)計(jì)算，開(kāi)通電阻r1和r2參數(shù)設(shè)為6 8 kω。
通過(guò)對(duì)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(duì)應(yīng)的死區(qū)時(shí)間。本文采用p5、p6、p9同時(shí)開(kāi)路的方式，死區(qū)時(shí)間設(shè)為4 3 μs。
輸出級(jí)可通過(guò)分別串接的r gon和r goff調(diào)節(jié)icbt的開(kāi)通和關(guān)斷速度，當(dāng)icbt在硬開(kāi)關(guān)方式下工作時(shí)，會(huì)在開(kāi)通及關(guān)斷過(guò)程中產(chǎn)生較大的開(kāi)關(guān)損耗，這個(gè)過(guò)程越長(zhǎng)，開(kāi)關(guān)損耗越大，器件工作頻率較高時(shí)，開(kāi)關(guān)損耗甚至?xí)蟠蟪^(guò)icbt通態(tài)損耗，造成管芯溫升較高；這種情況會(huì)大大限制igbt的開(kāi)關(guān)頻率和輸出能力，同時(shí)對(duì)ic-bt昀安全工作造成很大威脅，icbt的開(kāi)關(guān)速度與其柵極控制信號(hào)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(dòng)器須具有足夠的瞬時(shí)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(kāi)關(guān)損耗降至****水平；另一方面，驅(qū)動(dòng)器電阻也不能過(guò)小，以免驅(qū)動(dòng)回路的雜散電感與柵極電容形成欠阻尼振蕩，同時(shí)過(guò)短的開(kāi)關(guān)時(shí)間，也會(huì)造成主回路過(guò)高的電流尖峰，這既對(duì)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(shí)間的條件下，開(kāi)關(guān)延遲時(shí)間不大于1μs;阻值越大，開(kāi)通關(guān)斷越慢：r gon< |
