母线电容过压时,软件及时判断并进行关脉冲处理,除此之外,母线电容上还需要并联TVS,才能在软件保护无效时,通过TVS保护母线电容。
如图(图 五‑8)所示,如果开关管Q1的漏极D和源极S短路,在U相电压正半周时,U相通过Q2的体二级管与母线电容C2的正极短接,C2的负极电位是三相输入电压中的最低电位,这样,母线C2上的电压为线电压UV或UW,380V输入时,C2上的电压峰值为537.32V,480V输入时,峰值为678.72V,母线电容额定电压是450V,如果不采取保护措施,电容会爆炸。此时,通过软件关脉冲不能及时快速的保护母线电容,需要并联TVS来保护电容。
图 五 8 安规故障时母线电容的保护
SiC二极管的选择
在雷击实验中发现使用SiC二极管的模块炸机,原因是其使用的SiC二极管C2D10120A的抗电流冲击能力比快恢复APT30D120B差,如下图(图 五‑11)所示:
图 五 11 APT30D120B和C2D10120A参数对比
上图可以看出:C2D10120A的非重复峰值电流(250A)虽然比APT30D120B(210A)的大,但是其持续时间只有10us,而APT30D120B却能达到8.3ms。同时,其热阻也比APT30D120B大很多,因此,对浪涌电流的抗冲击能力要差很多。低压100A由于输入线电压由380VAC降低到了208VAC系统,所以他们通过使用低压压敏来解决这个问题。
众所周知,浪涌电流打入输入端口以后,会自动寻找低阻通路进行泄放,最优选的通路是压敏,但是压敏无法泄放全部电流,还有大量的电流流到后级电流中。对于单相模块而言,通常做法都是在PFC电感之前加一个防雷二极管到PFC电容上,这样,浪涌电流就会通过防雷二极管注入PFC电容。但是,对于三相而言,PFC电容是一个五电平的波动,无法采用这种方法,否则,正常工作时都会有电流流过该二极管导致Vienna电路无法正常工作。所以,大电流会流过PFC电感、PFC MOS、PFC diode进入母线电容。
雷击测试的结果看:流过分流器的电流最大约490A~530A(此电流是通过实验实际测量出来的数据),计算出来的PFC电感磁场强度H已经达到4000oersted。在如此大的电流下,PFC电感和共模电感都已经饱和了,只剩下漏感了。由于共模电感差模分量太小了,所以只有提高PFC电感的饱和电感量,才能阻止大电流流入二极管。在磁芯一定的情况下,提高饱和电感量的方法就只有增加匝数了。
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