ZHCABU4B June 2020 – October 2022 UCC21710-Q1 , UCC21732-Q1 , UCC5870-Q1
在牽引逆變器的設計和實施過程中，必須考慮所有失效模式，以確保安全高效地運行。表 2-2 中顯示了一些可能影響電機性能的機械或電子失效，這些失效與逆變器系統(tǒng)有關。本應用手冊將不討論電機短路或因機械失效而開路等原因，而是更詳細地討論從電力電子產(chǎn)品的有利位置發(fā)生的失效以及本節(jié)中概述的預防機制。
| 牽引逆變器系統(tǒng)影響 | 機械原因 | 電子器件原因 | 預防機制 |
|---|---|---|---|
| 低于扭矩 | 線圈短路或開路 | IGBT 短路或開路 | IGBT 保護 |
| 柵極驅動器損壞 | 自檢和診斷 | ||
| 柵極驅動器輸出鎖存 | |||
| 柵極驅動器邏輯錯誤 | |||
| 隔離失效 | |||
| MCU 失效 | MCU 看門狗 | ||
| PMIC 失效 | PMIC 監(jiān)測器 | ||
| 傳感器失效 | 冗余傳感 | ||
| 超過扭矩 | 不適用 | MCU 失效 | MCU 看門狗 |
| 傳感器失效 | 冗余傳感 | ||
| 意外的電機換向 | 不適用 | MCU 失效 | MCU 看門狗 |
| 意外的電機關斷/無輸出 | 線圈短路或開路 | IGBT 短路或開路 | IGBT 保護 |
| 直流總線失效 | 電壓監(jiān)視器 | ||
| MCU 失效 | MCU 看門狗 | ||
| PMIC 失效 | PMIC 監(jiān)測器 |
如前所述，施加到電機三個繞組上的電壓決定了電機的速度和扭矩。各種事件都可能會導致干擾。逆變器中的功率開關器件（從現(xiàn)在開始稱為 IGBT）可能會由于機械失效、過熱等原因而短路或開路。如果由于過熱或機械原因而損壞、具有鎖存輸出、接收到來自 MCU 的錯誤信號或遇到隔離柵故障，柵極驅動器本身可能成為失效源。為了涵蓋各種潛在失效，柵極驅動器和輔助電路用于監(jiān)控開關管是否存在短路、適當?shù)臇艠O電壓和其他信號，以保護 IGBT 和柵極驅動器。此外，還包含電路，用于在運行周期后發(fā)生潛在失效的情況下對關鍵功能執(zhí)行自檢。除了柵極驅動電路外，MCU 或 PMIC 還應具有冗余監(jiān)控電路，以防止控制器失效或電源失效。
以下各節(jié)介紹了 UCC217xx-Q1 和 UCC5870-Q1 驅動器，它們的集成保護和診斷功能，以及它們如何簡化牽引逆變器系統(tǒng)的設計。必要時還描述了外部電路，以幫助執(zhí)行自檢和診斷。