变频器母线电压监测上的设计难题

　　变频器通过控制IGBT等电力电子器件的开关来实现工作频率的改变，因为实际工作母线电压一般较高，开关速度较快，因此具有极大的dV/dt,例如10.5kV的母线系统，其电压变化率高达12kV/μs，这会对控制系统的稳定性形成较大的挑战。为了系统的可靠工作，必须将控制系统与IGBT驱动系统有效的隔离。

　　与此类似，为了精准的控制母线电压，我们也需要实时监控母线电压、电流信号，但是从电压母线侧到控制系统存在一个非常高的电势差，极易导致控制系统的失效。我们也需要一个类似IGBT驱动系统一样的高效隔离方案解决以上问题，即加强绝缘方案。让我们来看一个实际案例是如何利用加强绝缘方案解决上述难题。

　　如图1所示采样IC在采集母线电压时，处于高电压侧的采样系统与处于低压安全电压侧的控制系统之间存在极大的共模电势差，加上IGBT系统工作时引入的开关尖峰，这个电势差高达几kV。因此信号的隔离我们采用满足UL的37.5kV AC隔离耐压等级的光耦来实现，同时我们需要为之配套一款满足UL隔离耐压不低于2.5kV AC的DC/DC电源模块。值得注意的是，高电压侧是位于DC/DC的输出端，这种应用具有一些特别的隐性技术需求，会给设计带来难题。

　　传统的DC-DC一般作为电源系统的二次电源，前级都会有一级AC-DC作为一次电源，而DC-DC更多的作为二级隔离作用，具有隔离降低共模噪声、电压转换等作用，此时的一次侧交流电压的干扰经过了AC-DC的隔离，再经过DC-DC二次隔离，对于控制系统来说，电压是非常稳定了，因此不存在如上的问题。其系统架构如图2所示，DC/DC的输入和输出都处于SELV低压安全电路中。