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Le principe de fonctionnement et la méthode de contrôle de la méthode de modification de tension IGBT
03 Nov 2023

Contrairement à la méthode par résistance, la méthode par tension implique de modifier la tension de commande pendant la phase de contrôle pour contrôler les dépassements de tension et de courant. Il existe environ deux méthodes pour modifier la tension de commande . L'une consiste à réaliser le changement en divisant la tension de commande via une résistance, et l'autre consiste à modifier le signal de sortie dans la puce de contrôle (DSPFPGA), puis à le convertir en un signal analogique via la puce D/A pour modifier le signal de commande. tension. Le diagramme schématique du contrôle du processus pour la mise sous tension de la méthode de tension est illustré à la figure 2 et la forme d'onde expérimentale est illustrée à la figure




La méthode de contrôle du processus d'ouverture de la méthode de tension et de la méthode de résistance est fondamentalement la même. L'étage de contrôle est le même, commençant par la montée de l'ICE et se terminant par le courant de récupération inverse de la diode inverse du transistor supérieur.
Cependant, la méthode de tension consiste à changer la résistance de commande.

Le diagramme schématique du contrôle du processus d'arrêt de la méthode de tension est illustré à la figure 4 et la forme d'onde expérimentale est illustrée à la figure 3.

Figure 3 : Forme d'onde expérimentale du processus de commutation utilisant la méthode de tension modifiée (commutation du variateur de -10 V à 2,5 V)



Figure 4 Diagramme schématique du contrôle du processus d'arrêt de la méthode de tension



Tout comme la méthode de résistance, la méthode de tension est également contrôlée depuis l'augmentation du VCE pendant le processus d'arrêt jusqu'à ce que l'ICE tombe à près de zéro et termine le contrôle.

Les avantages du changement de méthode de tension vers un pilotage à plusieurs étages ont été discutés en détail précédemment, et leurs inconvénients sont similaires à ceux du changement de méthode de résistance. Voici les inconvénients :

1 : Il existe deux méthodes existantes pour modifier la tension de commande pendant la phase de contrôle : l'une consiste à modifier la tension de commande en commutant la résistance du diviseur de tension via un interrupteur (MOSFET) ; Une autre méthode consiste à modifier la tension de commande via une puce D/A. La première présente le même problème que la méthode de contrôle de tension, dans laquelle il est difficile d'isoler le signal du commutateur de commande du circuit de puissance et le signal est facilement affecté par le bruit du circuit de puissance. Ce dernier a le problème d'augmenter le coût et la complexité du circuit de la puce D/A, tout en augmentant le retard du circuit de commande et en
affectant le contrôle par rétroaction.
Le deuxième point est que le contrôle par rétroaction pendant le processus d'activation est difficile à réaliser, tout comme pour le changement de méthode de résistance, le contrôle doit commencer à partir du moment où l'ICE commence à augmenter. Sinon, il y aura deux situations : 1. Si la tension de commande est élevée, tout comme en changeant la méthode de résistance, le dépassement ICE sera plus élevé. Si la tension de commande est faible, cela entraînera une diminution de l'ICE et même la désactivation de l'IGBT par erreur. Analyse des raisons spécifiques :
le modèle équivalent du circuit de commande de l'IGBT à cette étape est le même que le modèle équivalent dans l'analyse des lacunes de la méthode de résistance modifiée, comme le montre la figure 2.20. En raison de la petite taille de Rg, les Ig sont beaucoup plus grosses
que les IgC. Par conséquent, lors de l’analyse des défauts dans la méthode de tension modifiée, l’influence des IgC peut être ignorée. Cela simplifie le modèle équivalent et ne nécessite que le circuit de conduite. En raison du faible Rg, il faut considérer
l'existence d'une inductance parasite Lg dans le circuit de pilotage. Le modèle simplifié est illustré à la figure 5.

Figure 5 Modèle simplifié pour l'étape de contrôle du processus d'ouverture de la méthode de tension



Si la tension de commande pendant le contrôle est élevée, il faudra un certain temps (environ des dizaines de ns) pour que Ig diminue en raison de la présence d'une inductance parasite Lg dans le circuit de commande. À ce stade, Vge augmentera encore à un rythme plus rapide, il n’est donc pas possible de réduire très bas le dépassement de l’ICE. Si vous souhaitez contrôler le dépassement ICE très bas, vous devez réduire la tension de commande très bas, encore plus bas que le courant Vge. Cela entraînera une chute de l'ICE, voire provoquera un faux arrêt, ce qui affectera le fonctionnement normal de l'IGBT. Pour que l'IGBT fonctionne normalement, la tension de commande pendant la phase de contrôle doit être au moins supérieure à la Vge avant le contrôle, ce qui empêchera le dépassement ICE d'être réduit à un niveau inférieur. Par conséquent, une grande marge de courant IGBT doit encore être laissée dans la conception du circuit.
Le troisième point est qu'il est difficile de modifier la tension de commande Vcom pendant la phase de contrôle, et différents effets de contrôle (différents dépassements de tension et de courant) ne peuvent pas être obtenus. Certaines publications proposent la méthode consistant à ajouter des puces D/A aux circuits de commande numériques pour modifier Vcom. Cependant, cela augmente non seulement les coûts, mais également le retard de la boucle de contrôle, ce qui peut conduire à un contrôle imprécis, voire inefficace. Elle ne peut pas être considérée comme une bonne méthode et ne peut pas être utilisée dans des applications pratiques.

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