基于智能功率模块的开关磁阻电动机功率电路的仿真研究

智能功率模块,电机,电力电子

基于智能功率模块的开关磁阻电动机

功率电路的仿真研究

王鑫鑫 许爱德

(大连海事大学自动化与电气工程学院，大连 116026)

摘 要：本文分析了智能功率模块IPM和开关磁阻电动机功率电路基本原理，提出了将IPM应用到功率电路中的设计方案。借助OrCAD公司的PSPICE10.5仿真软件，设计了仿真电路图。通过仿真波形对电路的功能进行验证，检查电路设计存在的问题，并对其进行修改，最后证实将IPM用到开关磁阻电动机功率电路中的可行性，同时为功率电路的设计及优化控制算法以提高整个系统的性能提供了很好的理论依据。 关键词：智能功率模块 开关磁阻电动机 功率电路 PSPICE10.5 仿真

中图分类号：TM301.2 TM352 图文标识码：A 文章编号：1003-4862（2007）01-0016-04

The Simulation Research of Power Inverter of Switched Reluctance

Motor Based on Intelligent Power Module

Wang Xinxin, Xu Aide

(Automation and Electrical Engineering college of Dalian Maritime University， Dalian 116026）

Abstract: This paper analyzes the basic principle of power inverter of switched reluctance motor and

intelligent power module, and it put forwards the design that applying the IPM to the power inverter. We design the simulation circuit using the software PSPICE10.5 of OrCAD Co.. Through the simulation waveform, it can test the function, check the exiting problem and modify them and finally verify the feasibility of applying the IPM to the power inverter. At the same time, it can provide a good theory for the design of power inverter and optimizing control method to improve the performance of the whole system. Key words: intelligent power module；switched reluctance motor；power inverter；SPICE10.5；simulation

速低工耗的管芯和优化的门级驱动电路以及快速1 引言

保护电路构成。即使过载或使用不当，也可以保

开关磁阻电动机（Switched Reluctance

证IPM自身不受损坏[2]。

Motors，SRM）发展过程中，功率变换器的研究

本文主要借助OrCAD公司的PSPICE10.5软

始终是一个热点和难点。它是系统运行时所需能

件，通过对开关磁阻电动机功率电路仿真分析，

量的供给者，了解它的工作原理和具体的工作过

验证智能功率模块应用到电路中的可行性。

程，对优化控制方法及整个系统的性能起着关键的作用[1]。 1智能功率模块IPM介绍 智能功率模块（Intelligent Power Module ,

1.1 结构原理

IPM）不仅把功率开关器件IGBT和驱动电路集

智能模块PM75RLA060的内部结构如图1所

成在一起，而且还内藏有欠压、过流和过热等故

示。它集成了六个IGBT单元，每个单元都有自己

障检测电路，并可将检测信号送到CPU。它由高

收稿日期：2006-09-11

作者简介：王鑫鑫(1982-)，男，硕士研究生，主要研究方向为：基于DSP的开关磁阻电动机调速系统的应用；

许爱德(1974-),女，讲师，在职博士研究生，主要研究方向为：开关磁阻电动机调速系统在潜艇中的应用。

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的驱动电路和续流二极管，封装形式为基片式绝缘封装。右边的三个单元，是电路的三个上桥臂，其控制驱动部分，具有相同的特性，在控制端（从上边线引出的脚），每个单元有四个引脚，电源、地、信号输入、故障输出脚，这些引脚不能与其

他IGBT单元的同名引脚短接，不能使用同一驱动电源。左边三个是电路的下桥臂，在它们的控制端、电源、地和故障输出，都是短接的，即使用公共的电源，集体故障报警。具体控制引脚的功能可查阅相关的技术资料手册。

1.2模块特点

与分立元件构成的功率变换器相比，IPM具有如下特点。 1)

驱动电路内置

·在最佳设置条件下驱动IGBT。

·驱动电路和IGBT 之间的连线短，驱动电路的阻抗低，因此无须反向偏压电源。 2)保护电路内置

·内置过电流保护(OC)，短路保护(SC)，控制电源欠压保护(UV)，过热保护(TcOH、TjOH)，及

负载短路等的破坏。

·UV 保护功能对驱动电源欠压起保护作用，内置于整个驱动电路。

·OH 是能防止IGBT，FWD 过热的保护功能，在IPM 内部的绝缘基板上装有温度检测元件，可以检测绝缘基板温度

·各IGBT 芯片上装有温度检测元件，对于芯片的异常发热，能迅速起到保护作用。（芯片温度过热保护：TjOH）

·ALM 功能将警报信号输出到外部。在TcOH、OC、SC、UV、TjOH 处于保护动作时，通过向控制IPM的微机输出警报信号，可确保系统停止

，

工作[23]。

2 功率电路工作原理

2.1 功率电路原理

根据开关磁阻电动机的特点，从简化控制的角度出发，设计采用不对称半桥线路的三相SR电动机功率变换器主电路，如图2。主开关器件采用绝缘栅双极晶体管（IGBT）T1～T6，续流二极管D1~D6采用快速恢复二极管。

工作原理过程如下： T1、T4上下桥臂同时

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[4-7]

外部输出的警报(ALM)。

·OC、SC 具有保护功能，使IGBT 免遭过电流、

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驱动导通，A相绕组工作，然后根据电流斩波的需求，关断上桥臂主开关T1，绕组电流通过下桥臂主开关T4和快速恢复二极管D4续流。当两个桥臂主开关都关断时，通过D1、 …… 此处隐藏：2800字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……