HCPL316J在驱动为高电平有效时,引脚DESAT会以典型值0.25mA的充电电流给电容C充电，当IGBT在导通时发生过流，UCE急剧升高超过设定的UCE保护电压，DESAT引脚充电电压大于7V时，HCPL316J会自动封锁驱动，软关断IGBT,从而保护IGBT不再通过大电流。通过公式I×△T=C×△U,可以计算出DESAT引脚充电电压达到7V所需要的时间为2.8μs,再加上HCPL的动作时间2μs,可以保证其保护动作时间总共不超过IGBT所能承受过流极限时间10μs,也就能保证在IGBT烧毁以前将其关断。
二极管VD的功能是传导正向电流，用于检测IGBT导通时的保护压降UCE(DESAT)，关断时，阻断主电路的高压。在IGBT关断期间,IGBT的C-E之间会有较高的dUCE/dt,进而引起C-E间的电容充电电流。为避免由于充电电流引起的误触发,该二极管最好使用快恢复二极管。短路保护的阈值电压UCE,fault(th),可通过HCPL316J的比较器内设定的参考电压Uref(Uref=7V)和带串联二极管数量来设定。实际加在C-E间的保护压降保护点电压
UCE,fault(th)=Uref-n×UF
其中n是串联二极管数,UF是二极管的正向通态压降。
桥臂直通时,实际保护波形如图4所示。
图4 (CH1:驱动电压,CH2:检测到的UCE(DESAT))
3 结束语
为了提高UPS的可靠性,保证其在一些故障情况下能自我保护,必须对逆变器的功率模块考虑过电流保护措施。首先,应在最短的时间内检测到过电流故障,分清楚是输出短路故障还是桥臂直通故障,然后再采取适当的方式保护功率模块。■
艾默生网络能源公司 李成章
摘要 在金卤灯照明系统的运行中，如果输入电源因故发生“闪断”故障的持续时间超过4～5ms，就会导致金卤灯发生“熄灯”10min以上的严重事故。为了确保奥运工程相关用电设备的稳定运行，艾默生公司为此开发出“场馆专用”UPS产品，以确保金卤灯照明系统的安全运行。
1 概 述
举世瞩目的2008年第29届奥林匹克运动会和第13届残奥会已经圆满结束。中国以“无以伦比”的组织工作向全世界展示出强大的经济和科技实力。为确保奥运会和残奥会的顺利进行,艾默生公司不仅为北京、天津、上海、青岛、秦皇岛和香港等各赛区的运动场馆及相关电信营运商所用该公司的UPS供电系统、通信电源系统、空调系统及动力集中监控系统等提供高品质的产品,而且还组织了专门的奥运保障团队为奥运会和残奥会提供全程、在线式的现场保障服务,并圆满地实现了“零事故”和“零投诉”的安全保障任务。迄今为止,艾默生公司已为北京及秦皇岛地区的奥运工程中的各场馆提供39台、总功率高达5620kVA的UPS设备(见表1)。
表1 北方奥运工程用UPS供电系统配置统计表
2 奥运工程用UPS供电系统的典型负载类型
由UPS供电的设备可大体分为两大类。
2.1 金卤灯照明系统
近年来,金卤灯照明系统因具有节能、照度高、光束射程远和光束均匀度高等优点被广泛地应用于大型体育场、会议厅、剧场及高速公路和铁路隧道等照明系统中。为确保这种用电设备的安全运行,它对供电电源有着特殊要求:
(1) 期望输入电源的电压波动范围尽可能小。对于常见的三相金卤灯产品(1、2kW)而言,输入电源应为400V±15%;对于常见的单相金卤灯(0.07、0.16、1kW)而言,输入电源应为400V±10%;
(2)允许的瞬间供电中断时间很短,典型值为小于4～5ms。在奥运场馆建设的初期,曾因种种原因对金卤灯特殊运行特性的重要程度认识不够,而将用于一般应急照明灯的EPS选配在金卤灯照明设备的供电系统中,往往留下故障隐患。一次,某体育场馆在执行奥运测试赛的过程中,EPS因故在执行市电供电→逆变器供电的切换操作时,由于EPS的切换时间(几十毫秒到上百毫秒)远大于金卤灯所允许的小于4～5ms的切换时间,而导致该体育场的照明系统“熄灯”10min左右,造成不必要的负面影响。经过这样的事故得出两点重要的经验教训:一是有必要认真地分析金卤灯的运行特性;二是要探讨是否能将目前在金融、电信、半导体芯片制备、石化、钢铁、民航、地铁和铁路等企业的数据中心机房或工控系统中大量使用的UPS直接用到金卤灯照明系统的可能性。在此需说明的是:对于在数据中心机房中所用的IT设备和在工控系统中所用的DCS设备而言,它们所允许的“瞬间供电中断时间”为10～20ms。