FMCC GROUP
Компоненты и технические решения для силовой электроники

Цифровые драйверы In Power

 

InPower Systems Программируемый драйвер IGBT   1IPSD70PW17-60A

 
 

Цифровой, программируемый, Plug & Play,

одноканальный драйвер IGBT

для IGBT модулей средней и

большой мощности

Спецификация и инструкция

по применению

 

 

 

Правила техники безопасности


Нельзя подпускать к включенному драйверу детей и неквалифицированный персонал.

Драйвер может быть использован только для назначений, указанных изготовителем.

Недопустимые исправления, а также использование запасных частей и аксессуаров, нерегламентированных производителем может привести к пожару, электрическому шоку и травмам. Этот документ должен находиться в распоряжении всех пользователей, разработчиков и квалифицированного персонала, работающих с этим драйвером. В случае необходимости проведения тестов и измерений прибора следует соблюдать положения техники безопасности VBG 4.0, в частности § 8 "Допустимые отклонения при работе под напряжением". Должны использоваться соответствующие электронные устройства. Пожалуйста, прочтите полностью данную инструкцию перед установкой и началом работы с прибором.

  • Запрещается подключать оборудование при обнаружении видимых повреждений, полученных при погрузке или транспортировке.
  • Даже в выключенном состоянии контакт с прибором должен осуществляться с использованием защитных средств.
  • Устанавливать только при выключенном питании.
  • Всегда держитесь на безопасной дистанции от прибора при пробных запусках в случае отсутствия защитного кожуха.
  • Строго воспрещается притрагиваться к включенному драйверу.

ОСТОРОЖНО: Любые работы под высоким напряжением опасны для жизни. Обязательно следуйте инструкциям безопасности!

  • Не рекомендуется начинать работать с прибором сразу после его выключения, необходимо удостовериться, что сеть обесточена.
  • После выключения драйвера нужно определить степень нагрева его компонентов. Контакт с горячими элементами может вызвать ожоги.
  • Электрическое и механическое крепление драйвера к IGBT модулю осуществляется при помощи шурупов. Степень механического закрепления пользователь может определить самостоятельно или при помощи необходимых тестов.

     

 

Основная информация 1IPSD70PW17-60A

Данная спецификация и инструкция по эксплуатации описывают свойства программируемого одноканального драйвера IGBT 1IPSD70PW17- 60A, используемого в тяге.

Драйвер разработан для эксплуатации с модулями IGBT до 1700 В различных производителей. Программное обеспечение корректируется под определенный модуль и условия применения (паразитная индуктивность).



Основные параметры

  • Одноканальный IGBT драйвер для одноуровневых и многоуровневых преобразователей
  • Для модулей IGBT на 1200В / 1700 В различных производителей
  • Все характеристик задаются программным обеспечением
  •  
    • Цифровая фильтрация аналоговых сигналов
    • Многократное плавное выключение
    • Входной фильтр для сигналов переключения
    • Светодиодная диагностика состояния работы
    • Опция: модулированный сигнал обратной связи ОШИБКА
  • Возможность мобильного перепрограммирования, легкая адаптация к условиям работы и используемым IGBT модулям
  • Plug & play - не требуется дополнительных компонентов
  • Большой выходной ток
  • Большая выходная мощность
  • ± 15V напряжение вторичной обмотки
  • Маленькое время переходного процесса
  • Четыре уровня защиты от насыщения
  • Модулированный сигнал обратной связи

Ключевые особенности

ПараметрОбозначениеЗначениеЕд. изм.
Испытательное напряжение изоляции

(50Гц / 1 мин)

VISOL

6000

В
Выходной токаIG

± 70

A
Выходная мощностьPDC/DC

4

Вт
Частота переключенияfS

0 - 100

кГц
Напряжение питания 

+15

В
Температура окружающей среды, измеренная

на поверхности драйвера

TOP

-40 до +85

-40 до+185

°C

°F

Спецификация

ПараметрОбозначениеЗначениеЕд. изм.
Напряжение питания 

+15

В
Диапазон напряжения питания 

+14 до + 16

В
Минимальное напряжение запуска (погрешность ± 10%) 

12

В
Выходное напряжение: включение 

+15

В
Выходное напряжение: выключение 

-15

В
Выходной токIG

± 70

A
Выходная мощностьPDC/DC

4

Вт
Максимальное напряжение на коллектореVC

1700

В
Испытательное напряжение изоляции

( 50Гц / 1 мин)

VISOL

6000

В
Длина пути тока утечки 

> 30

мм
Связанная ёмкость между первичной и вторичной обмоткой 

2

пФ
Температура окружающей среды измеренная

на поверхности драйвера

TOP

-40 до +85

-40 до +185

°C

°F

Температура храненияTST

-40 до +85

°C
Ток потребления без нагрузки 

0,25

A
Максимальный входной ток при максимальной нагрузке 

0,75

A
Частота переключенияfS

0 - 100

кГц
Задержка между входным управляющим сигналом и передним фронтом напряжения затвора(вкл. приемник опт. сигнала)tpON

400

нс
Задержка между входным управляющим сигналом и задним фронтом напряжения затвора(вкл. приемник опт. сигнала)tpOFF

400

нс
Задержка между нахождением перенасыщения и задним фронтом напряжения затвораtpDES

300

нс
Время обнаружения перенасыщенияtDET

см. стр. 8

 
Максимальное время между обнаружением ошибки и уведомлением (плюс задержка на передачу по оптоволокну)tSYS

100

нс
Задержка между получением сигнала о выключении и началом цикла плавного выключенияtDELAY

0

нс
Время плавного выключенияtSSD

1-2

мкс
Постоянная времени входного фильтра 

700

нс
Входной управляющий сигнал 

оптический

 
Выходной управляющий сигнал 

оптический

 
Длина провода между IGBT и болтами M4 

Макс. 80

мм


Типовая схема




Условия работы


Управление драйвера модулем IGBT осуществляется при помощи цифровой технологии. Это новая цифровая технология, основанная на различных значениях сопротивлений затвора во время переключений. Цифровой алгоритм на включение и выключение приведен в
Switch ON / OFF Algorithm - см. стр. 13.

В параллель к затвору на печатной плате установлен конденсатор. Обычно используется

C52 ..... 22нФ

Получение сигнала включение отображается на светодиоде D15 красным цветом. Зажигание D15 показывает, что драйвер получил сигнал включения.


Входной фильтр

Входные сигналы управления фильтруются при помощи специального алгоритма программного обеспечения - входной фильтр.

Входной фильтр способен выявить и устранить высокочастотные колебания входного сигнала управления. Постоянная времени входного фильтра равняется 2. Входной фильтр непосредственно контролирует сигнал обратной связи ОШИБКА. При определении фронта первого сигнала на включение происходят изменения в сигнале обратной связи об ошибке, который должен быть в активном состоянии (нет света). Если не обнаруживаются колебания во входном сигнале управления, после 2 мкс драйвер включает выходной усилитель и приводит в активное состояние сигнал обратной связи "ошибка" (свет). В случае обнаружения колебаний, постоянная времени увеличивается и управляющий компьютер может определить причину неисправности через оптоволоконную связь. Сигнал на выключение имеет задержку 2 мкс, которая требуется для того, чтобы не уменьшать период включения прибора.

Защита от короткого замыкания

Драйвер имеет четыре уровня защиты от насыщения. Настройки по умолчанию следующие:

 

Напряжение

Время обнаружения

1. уровень:

2,5 В

10мкс

2. уровень:

4,0 В

5мкс

3. уровень:

7,0 В

3мкс

4. уровень:

10,0 В

2мкс

Уровни напряжения определяются драйвером и существует возможность вносить изменения в эти 4 уровня за счет подбора резисторов. Резисторы имеют размер 0805. Время обнаружения определяется программным обеспечением.

Формула для определения сопротивлений резисторов и схема их расположения приведены на следующих рисунках.

Регулирование временных показателей, вычисление, выборка и работа выходного усилителя осуществляется программным способом.

Каждый уровень напряжения денасышения диагностируется своим собственным светодиодом. При возникновении денасыщения, соответствующий светодиод включается (загорается) до момента выключения напряжения питания.

 

U6 и U8 - оптоволоконные разъемы. Резисторы размещаются позади них с правой стороны.

Этот рисунок показывает расположение резисторов (обозначены красным).



Параметры светодиодной диагностики

 

Размещение компонентовОбозначение светодиода Уровень защиты
D16U sat-11-ый уровень
D17U sat-22-ой уровень
D18U sat-33-ий уровень
D19U sat-44-ый уровень

Функция драйвера после определения денасыщения зависит от используемого ПО. При работе с программным обеспечением для многоуровневого преобразователя, после обнаружения насыщения происходит только загорание соответствующего светодиода, отвечающего за идентификацию неисправностей. Драйвер же пока ждет получения сигнала выключения. При приходе сигнала на выключение, сразу происходит плавное отключение прибора. Драйвер будет оставаться в выключенном состоянии в течение 50 мс после его плавного отключения. Сигнал об ошибке будет также находиться в активном состоянии 50 мс (нет света). Перезагрузка системы будет выполнена после 50 мс задержки. Сигнал управления должен быть выключен после сброса программы. В противном случае драйвер будет ждать выключения сигнала.

Защита от перенапряжений

Демпфирование по обратной связи, установка по умолчанию: 1360 В

Реализуется программным обеспечением

Устройства защиты расположены на плате драйвера, поэтому мы рекомендуем использовать очень короткие провода для соединения драйвера и модуля.


Резисторы затвора

Драйвер использует различные резисторы затвора для обеспечения адекватной работы модуля в моменты переключений. Возможно семь различных значений на выбор для коммутации встречных диодов. Другие переключатели предоставляют очень маленькое сопротивление затвора(близкое к нулю) и соединения с эмиттером.

Выбранные резисторы затвора для коммутации диодов подсоединены к "земле" и +15В. Для вычисления тока необходимо напряжение +15В, не +30 В. В результате получают меньшие сопротивления резисторов и как следствие более стабильные условия работы. Эмиттер имеет постоянное соединение с землей в этот момент.

Семь типов резисторов включения улучшают различные характеристики драйвера, например, появляется возможность накачки затвора . На следующем рисунке показан режим работы драйвера в момент включения.

 

Существует возможность выбора из семи различных номиналов сопротивлений затвора на выключение управляемого модуля IGBT. Другие переключатели имеют очень малое сопротивление затвора (близкое к нулю) и соединения с эмиттером. Выборка и алгоритм управления определяется используемым программным обеспечением. Эмиттер имеет постоянное соединение с землей в момент выключения. Для определения тока необходимо применять напряжение +15В - не +30В.

Благодаря наличию семи различных номиналов сопротивлений у драйвера появляются такие свойства, как разрядка затвора. Нижеприведенный рисунок показывает работу драйвера в момент выключения.

 

Размеры драйвера и инструкции по установке

Механические и электрические соединения:

СоединениеПримечанияТип
 Входной сигнал управления оптоволоконный приемник 1 x HFBR-2531 (Agilent)
 Статус вывода передающее устройство волоконно-оптической цепи 1 x HFBR-1531 (Agilent)
 Соединение с напряжением питания коннектор на плате 1 x MSTBV 2,5/2-GF-5,08 (Phoenix)
 Соединение с IGBT витая пара длинной до 8см 3 соединения M4

Специфика цифрового драйвера - программирование

Разъем для программирования (JP1) расположен на плате драйвера. Программное обеспечение можно заменять даже когда драйвер уже установлен в преобразователь.

Стандарт качества:

Производство находится в ЕС и сертифицировано согласно ISO 9001:2000.

Загрузочный кабель:

Загрузочные компьютерные кабели предназначены для облегчения программирования FPGA - устройств, установленных на печатной плате, непосредственно с самого компьютера. После завершения разработки алгоритмов и создания программного файла при помощи программного обеспечения , the system software is used to program devices directly on the PC board. Для программирования устройства никаких дополнительных компонентов не требуется.

Загрузочные кабели подсоединяются или к USB или к PC параллельным портам и к системной плате при помощи микропроводов, обеспечивающих максимальную гибкость. Кроме того, кабели имеют адаптеры для подключения к широко используемым типам основания 1x8 and 2x5. Производственные номера изделий:

  • HW-USB-2A DOWNLOAD Cable (USB PC соединение - микропровода)
  • HW-DL-3C DOWNLOAD Cable (Parallel PC соединение - микропровода)


Ограничения использования данных

Передача или копирование данного документа третьим лицам требует письменного согласия владельца. Запрещено использование и копирование этого документа в средствах массовой информации. Нарушение будет преследоваться по закону. Все права защищены, включая права, полученные в результате получения патентов или регистрации торговой марки и дизайна.

© InPower Systems GmbH 2006. Все права защищены.

Соответствие содержимого данного документа описываемому оборудованию было установлено. Тем не менее; расхождения могут быть, нет гарантии на полное соответствие. Информация, содержащаяся в данном документе, регулярно подвергается переработке. Любые необходимые изменения будут добавлены в следующем выпуске. Любые предложения по усовершенствованию приветствуются. Изменения в документе могут производиться без предварительного уведомления.

Эти данные являются неотъемлемой частью драйвера компании InPower Systems 1IPSD70PW17-60A.

Для гарантирования безопасной и безошибочной работы следует прочесть и понять данное техническое руководство.

В данном контексте InPower Systems GmbH сохраняет за собой право менять техническую документацию и характеристики оборудования без уведомления.