IGBT在电机PWM控制系统的应用研究武汉理工大学（湖北武汉430070）肖峻汤春球莫易敏理地利用了电机的耐过压能力，PWM控制有效地限制了电机工作电流的大小。专用集成PWM控制器SG3525和集成混合型厚膜驱动电路M57962L组成了控制和驱动电路，IGBT采用了过压、过流和过热多种保护措施。
直流调速宽电压1刖目IGBT属于全控型大功率半导体开关元件，其高频开关特性是PWM控制技术的关键：在内燃机车进行干阻负载试验中，采用广多路组合的电阻带作为负载，并利用主发电机提供的直流电源驱动风机给电阻带强迫风冷。同时，由于柴油发动机转速在400lOOOr/mm内变化，牵引发电机输出电压变化范围较大，约100 700V，因此，必须对直流电机进行限压、限流调速控制。当电压低于额定时，电机属于调压调速控制；当电压篼于额定时，电机属于恒流调速控制。该控制方法适合于风机类负载，防止了因电压波动而造成电机过流烧毁c 2系统组成和工作原理2.1主电路直流电机的额定电压为220V，额定电流为100A.设计的直流电机进行限压、限流调速控制系统主电路如图〗所示c机车电源为主发电机输出经整流后的直流电源，R和心表示一个并联支路的负载电阻/1GBT大功率开关元件T，用于切换电机工作电压，在电源电压较小时，短路R，电机获得较篼的电压；当电源电压较高时，串人R，电机获得较低的电压。电流传感器S检测电机工作电流，并反馈到PWM控制电路中，由T2对电机进系统主电路图行直流斩波限流控制：，R、C、D组成了IGBT的保护电路2.2直流PWM控制电路直流电机的PWM控制是一种利用脉冲占空比调节电叽平均工作电压的控制方式：它利用直流电压信号UK和锯齿波电压载波信号进行比较，从而调节脉冲信号的占空比，如所示。电压在小于载波信号电压的最大值范围内变化时，可得到周期T一定、宽度T.、变化的PWM方波信号，该信号经放大后控制IGBT的导通和关断。
SG3525是频率固定式专用集成PWM控制器，它由基准电压G、误差放大器等组成，具有软启动和欠压、过压保护等功能。电机的工作电流通过霍尔电流传感器转变成电压信号输人到偏差放大器的反相输人端，经过调整设定的给定电压输PWM信号调节原理图PWM负反馈原理图人到其同相输人端。误差放大器构成了pi调节器，一方面可以根据检w到的电流信号进行快速调节；另外，在稳态时由于放大器开环放大倍数非常大，基本上构成了无静差调节系统，同时，还有利于控制系统的稳定。扎（：2构成的pi调节器的时间常数应大于电机拖动系统的时间常数，否则，会造成电机调速系统振荡。该PWM负反馈控制原理如囝3所示。
SG3525内部的振荡器由一个双门限比较器、恒流电源和电容充放电电路构成。电容C，恒流充电，产生一锯齿波电压，锯齿波的峰点电压为3.3V，谷点电压为0.9V，锯齿波的频率为也是主电路斩波工作频率，考虑到谐波分量不会对机车电源造成影响，同时，为降低IGBT的开关损耗，选择2kHz的开关频率。2.3IGBT及其驱动电路按照系统主电路的设计，选择国产1R公司生产的高端开关型单管IGBT模块GA200HD120U，其额定电流为200A，耐压为1200V.该IGBT的射极自带一个超快恢复二极管，专门用于电机在关断时的续流。由于该IGBT的输人电容C比较大，为37.3nF，为缩短其开关时间，控制极输人电阻R必须小，可按下式计算RCmin（t，tr）其中，U和U分别为开通和关断的延时时间。实际选择控制极输人电阻为211.为了可靠驱动1GBT，选择了集成混合型厚膜驱动电路M57962L，它采用光电隔离、互补控制和正、负电源等驱动技术对。北京：中国铁道出版社，1997.张世铭，王振和。直流调速系统。武汉：华中理工大学出社，唆（1964-），男，期北武汉人，博士，武汉理工大学机电工程学院到教授。
