IPM在电力机车大功率开关电源中的应用研究
来源： 作者： 发布时间：2015-02-03 07:29:00 浏览量：3 IPM在电力机车模块化分布式大功率开关直流稳压电源中的应用
电力机车中的110 V稳压电源是为机车上的各种控制器件以及仪表照明和信号显示屏等相关设备提供动力，因而对整个电力机车来讲至关重要。电力机车110 V稳压电源的输出功率大，对稳定性和可靠性要求非常高。为了满足系统要求，采用了分布式结构，利用多个逆变模块，通过负荷分担的方式来组成大功率系统。同时电感厂家，采用IPM智能功率模块作为逆变器主元件，功率电感利用DSP控制单元来产生逆变器的控制信号，从而提高了系统的可靠性和可控制性。
IPM在应用模压电感时首先应注意型号的选择，不同型号的IPM其耐压损坏值不同，为了避免电压过高(比如浪涌电压)造成的IPM损坏，在选择时必须合理地预留一部分裕量。IPM在工作状态时，流经的电流通常都比较大，因而散热比较重要，为了避免温度升高损坏表贴电感器IPM，使用时要选用较好的散热器，并且IPM与散热器之问应涂抹一层均匀的硅脂。为了避免IPM驱动电路中地线噪声的影响，设计时应注意将驱动电压相互隔离。为了防止IPM上下臂开关同时打开，设计时应注意采用死区控制方式。
笔者在“电力机车模块化分布式110 V直流稳压电源”项目中选用了日本东芝的IPM模块PM75CSA120作为逆变器主元件。M75CSAl20与主控制电路板采用光电耦合器件进行隔离，在光电耦合器件的选型上，根据PM75CSAl20驱动的要求，对桥臂的驱动选用HCPL4504高速光电耦合器件，而在故障反馈回路，选用低速光电耦合器件PC817，这两种光电耦合器件都具有很好的共模抑制特性，适合本系统的应用环境。其电路如图5所示。
IPM逆变器控制信号由DSP控制单元产生，DSP选用了TI公司的TMS320F2812数字信号处理芯片。功率驱动电路的输入(即IPM的控制信号)由
TMS320F2812内含的全比较单元相对应的PWM0～PWM3产生。
TMS320F2812的事件管理器模块包含了两个功率驱动保护中断引脚(PDPINTx，x=A或B)，当IPM过压、过流、短路及温度的急剧上升时，只要PDPINTx的中断未被屏蔽，则该引脚将被拉低，所有的事件管理器输出引脚均被硬件设置为高阻态。因此功率驱动保护中断引脚可用来监测直流电源的异常情况，同时实现故障保护。
在实际的电源调试过程中，尽管输出的电流达到了20 A，但IPM工作仍然十分稳定，通过人为设置故障，IPM保护电路反应迅速，同时有效输出故障信号，从保护了功率器件，提高了电源的稳定性。
4 结语
IPM作为一种智能功率器件，以其损耗小，开关速度快，耐压等级高，体积小，可靠性高等诸多优点，在电力电子技术领域已经被越来越广泛地应用。IPM在大功率逆变电源的应用中，减小了电源的体积和重量，提高了转换效率，保证了电源的稳定可靠性能。
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