母線電容過壓時,軟件及時判斷并進行關脈沖處理,除此之外,母線電容上還需要并聯TVS,才能在軟件保護無效時,通過TVS保護母線電容。
如圖(圖 五?8)所示,如果開關管Q1的漏極D和源極S短路,在U相電壓正半周時,U相通過Q2的體二級管與母線電容C2的正極短接,C2的負極電位是三相輸入電壓中的最低電位,這樣,母線C2上的電壓為線電壓UV或UW,380V輸入時,C2上的電壓峰值為537.32V,480V輸入時,峰值為678.72V,母線電容額定電壓是450V,如果不采取保護措施,電容會爆炸。此時,通過軟件關脈沖不能及時快速的保護母線電容,需要并聯TVS來保護電容。
圖 五 8 安規故障時母線電容的保護
SiC二極管的選擇
在雷擊實驗中發現使用SiC二極管的模塊炸機,原因是其使用的SiC二極管C2D10120A的抗電流沖擊能力比快恢復APT30D120B差,如下圖(圖 五?11)所示:
圖 五 11 APT30D120B和C2D10120A參數對比
上圖可以看出:C2D10120A的非重復峰值電流(250A)雖然比APT30D120B(210A)的大,但是其持續時間只有10us,而APT30D120B卻能達到8.3ms。同時,其熱阻也比APT30D120B大很多,因此,對浪涌電流的抗沖擊能力要差很多。低壓100A由于輸入線電壓由380VAC降低到了208VAC系統,所以他們通過使用低壓壓敏來解決這個問題。
眾所周知,浪涌電流打入輸入端口以后,會自動尋找低阻通路進行泄放,最優選的通路是壓敏,但是壓敏無法泄放全部電流,還有大量的電流流到后級電流中。對于單相模塊而言,通常做法都是在PFC電感之前加一個防雷二極管到PFC電容上,這樣,浪涌電流就會通過防雷二極管注入PFC電容。但是,對于三相而言,PFC電容是一個五電平的波動,無法采用這種方法,否則,正常工作時都會有電流流過該二極管導致Vienna電路無法正常工作。所以,大電流會流過PFC電感、PFC MOS、PFC diode進入母線電容。
雷擊測試的結果看:流過分流器的電流最大約490A~530A(此電流是通過實驗實際測量出來的數據),計算出來的PFC電感磁場強度H已經達到4000oersted。在如此大的電流下,PFC電感和共模電感都已經飽和了,只剩下漏感了。由于共模電感差模分量太小了,所以只有提高PFC電感的飽和電感量,才能阻止大電流流入二極管。在磁芯一定的情況下,提高飽和電感量的方法就只有增加匝數了。
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