基于FPGA高精度IGBT触发系统的研究与实现.pdf

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1、变流技术《电气自动化)2011年第33卷第3期ConverterTechniques基于FPGA高精度lGBT触发系统的研究与实现王学伦窦康乐严仲明王豫(西南交通大学电气工程学院，四川成都610031)摘要：在感应叠加脉冲发生器等应用中，对IGBT开关时序有严格要求。为有效控制IGBT动作，以FPGA为平台设计一种高精度IG．BT触发系统，采用以2SD315AL一33为核心模块的PCB板驱动，并以高速光耦3"12521—2进行电气隔离。控制信号类型可根据系统实际需要调整。最后给出IGBT驱动的输出波形，试验结果表明系统设计满足实际的工作需求，输出的触发信号有较

2、高的调整精度，能够稳定触发IGBT。关键词：FPGAIGBT驱动高精度控制[中图分类号]TM921[文献标志码]A[文章编号]1000—3886(2011)03—0047—03StudyandImplementofHighPrecisionTriggeringSystemofIGBTBasedonFPGAWangXuelunDoukangleYanZhongmingWangYu(CollegeofElectricEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，ChengduSichuan610031，China)Abstract

3、：RigoroustimingwasrequiredinsomeoccasionsuchasinductionadderpulsegenetatorandakindofbasicmodelofhighvoltagelargepowerIGBTbasedonFPGAforcontrollingIGBTefectivelywasanalyzed．Integrateddriverchip2SD315AL-33wasusedindrivingIGBTandTLP521-2wasusedinelectricalisolation，thetriggersignalgene

4、ratedbyFPGAandthecontrolprocesscouldbemodifiedaccordingtotheactualcondition．AtlasttheoudineforpracticalIGBTdriverwasprovided．Theexperimentalresultsshowthatthedesignmeetsactualrequirementsandthetriggerachieveshighstabilityandhighprecision．Keywords：FPGAIGBTdriverhighprecisioncontrol0引

5、言把延时信息输入FPGA芯片，触发FPGA内部时序程序，同时驱动七段数码管显示相应延时信息。产生信号输出，经过光耦隔离IGBT结合了GTR和MOSFET的优点，即具有开关频率高，后IGBT驱动动作，精确控制IGBT的导通时序。驱动电路简单，热温度性能好的特点，又具有高的阻断电压，低的饱和压降，特别适合中高频，中大功率的应用¨-2]。随着电力电子技术的发展，对IGBT的控制提出了更高的要求。如感应叠加脉冲发生器中由于分布电容的影响，脉冲电压会产生过冲，通过单元间精确延时触发则可有效防止过冲；又如现代脉冲功率系统中，即使选用最大容量的IGBT还可能不满足通流要求，

6、必须用IGBT并联来增加通流能力。IGBT并联使用时，会产生动态不均流问题，并联器件的导通时序不一致正是导致此问题的原因之一。为解决此问题，观察IGBT开关时间不一致时器件过流情况，需要高精度时序触发系统。针对高精度时序要求的应用，本文设计一个触发系统，能使IGBT驱动在精确时间里导通，满足对IGBT高精度控制的要求。1系统总体设计图1系统总体设计示意图系统总体设计如图1所示，该触发系统主要由信号发生器，2信号发生器的设计电气隔离和IGBT驱动三部分组成。信号发生部分基于FPGA平信号发生器的主要作用是产生时序的脉冲波形，给IGBT驱台实现，由FPGA主芯片和

7、必要的外设组成，包括一个负责输入动精确的触发信号。控制芯片选用Ahera公司Cyclone系列FP—延时数据的4×2行列式矩阵键盘；三个负责显示延时信息的共GA。由人机交互、控制信号产生和数据显示三个模块组成。信阳极七段数码管；存储FPGA配置信息的芯片EPCS1，电源处理号发生器根据人机交互模块产生的位置信号触发控制信号产生芯片，复位芯片，40M晶振，JTAG接口和As接口J。电气隔离模块动作，并同时将相应的延时信息显示在七段管上，控制IGBT部分采用高速光耦TLP521—2，保证FPGA与IGBT驱动之间不驱动的动作。信号发生器的顶层模块如图2所示。会产生

8、干扰。IGBT驱动部分由以2SD315