图4 IPM故障输出典型电路
基于IPM智能模块的电路设计
主电路设计
双PWM变频调速系统，整流和逆变部分均采用可控的开关器件来实现，即采用两个IPM智能模块来分别实现其功能，结构框图如图2所示。在双PWM变频器整流部分IPM智能模块的U、V、W作为三相交流电的输入端，P、N分别是整流输出的直流电压的正、负极，逆变部分的IPM智能模块的U、V、W作为三相交流电的输出端，可直接接电机等被控对象，P、N作为直流输入端可直接接整流部分的直流输出段，即P-P、N-N连接。N1和N2短接作为N端。核心控制元件采用TI公司的TMS320LF2407DSP，该芯片是一款专为电机控制设计的DSP，不仅具有普通信号处理器的高速运算功能，还有丰富的片内外设，尤其是其具有两个事件管理器，共12路PWM输出，正好用于控制双PWM变频系统的12个开关管的控制，为了防止同一桥臂的上下IGBT通知导通，可以很方便的在DSP中设置死区时间。
IPM驱动电路设计
IPM驱动采用Agilent(安捷伦)公司的高速、高共模比的光耦HCPL-4504。该光耦具有极短的寄生延时，适用于IPM使用；瞬时共模；IPM专用的电气隔离；TTL兼容等特点。图3所示为IPM上桥臂一组驱动的典型电路接线图。接线中要注意几点：光耦的7、8脚要短接；IPM功率越大上拉电阻值越小；光耦副边的引线要尽量小于2cm。故障输出光耦合器接入IPM智能模块的ALM输出端，是当发生故障时，向外部输出信号以封锁PWM信号，这里的光耦不需采用高速光耦，可以采用东芝的TLP521光耦，其典型电路如图4所示。其中C端表示控制端口，当故障发生时，可以将外部控制或保持PWM信号的芯片封锁，关断所有的PWM信号输入，即可保护IGBT。
IPM控制电源电路设计
IPM控制电源要求范围是13.5V~16.5V，尽量是在15V值下工作，当电压低于13.5V时损耗会增加，保护特性会漂移，会导致保护功能不够充分，致使IPM损坏。因此说对于IPM来说，控制电源是非常重要的，直接影响整个系统的性能。IPM控制电源可以采用开关电源，如TOPSwitch系列的单片开关电源，也可以采用7815等组成的电源，设计电路比较简单，在图3、图4中就已经可以看到电源的接法了。但设计中要注意两个问题：一是上桥臂三组电源及下桥臂一组电源各自组成一个回路，即四组电源是绝缘的，切不可将其共地。二是两个IPM模块要使用两套(每套四个绝缘电源)电源，不可为节约成本使用一套电源，否则会造成短路事故。
结语
双PWM变频调速系统以其优越的性能越来越受关注，但整流部分由原先的整流二极管替换成可控器件势必增加了成本，然而IPM智能模块的出现不仅为降低成本提供了可能性，而且其高度的集成性和保护性能为设计提供了极大的方便。因此采用IPM智能模块设计双PWM变频调速系统具有电路设计简单、保护措施完善、体积小等特点，具有很好的发展前景。
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