KOKA059 December   2022 AMC1202 , AMC1302 , AMC1306M05 , AMC22C11 , AMC22C12 , AMC23C10 , AMC23C11 , AMC23C12 , AMC23C14 , AMC23C15 , AMC3302 , AMC3306M05

 

  1.   1
  2.   요약
  3.   상표
  4. 1머리말
    1. 1.1 전기 자동차용 DC 충전소
    2. 1.2 전류 감지 기술 선택 및 동급 모델
      1. 1.2.1 션트 기반 솔루션으로 전류 감지
      2. 1.2.2 감지 기술의 동급 모델
  5. 2AC/DC 컨버터의 전류 감지
    1. 2.1 AC/DC의 기본 하드웨어 및 제어 설명
      1. 2.1.1 AC 전류 제어 루프
      2. 2.1.2 DC 전압 제어 루프
    2. 2.2 지점 A 및 B – AC/DC AC 위상 전류 감지
      1. 2.2.1 대역폭의 영향
        1. 2.2.1.1 정상 상태 분석: 기본 및 제로 크로싱 전류
        2. 2.2.1.2 과도 현상 분석: 스텝 전력 및 전압 저하 응답
      2. 2.2.2 지연의 영향
        1. 2.2.2.1 고장 분석: 그리드 단락
      3. 2.2.3 게인 오류의 영향
        1. 2.2.3.1 게인 오류로 인한 AC/DC의 전력 장애
        2. 2.2.3.2 게인 오류로 인한 전력 장애에 대한 AC/DC 응답
      4. 2.2.4 오프셋의 영향
    3. 2.3 지점 C 및 D – AC/DC 링크 전류 감지
      1. 2.3.1 대역폭이 피드포워드 성능에 미치는 영향
      2. 2.3.2 지연이 전원 스위치 보호에 미치는 영향
      3. 2.3.3 게인 오류가 전력 측정에 미치는 영향
        1. 2.3.3.1 과도 현상 분석: 지점 D의 피드포워드
      4. 2.3.4 오프셋의 영향
    4. 2.4 지점 A, B, C1/2 및 D1/2및 제품 제안의 장점과 단점 요약
  6. 3DC/DC 컨버터의 전류 감지
    1. 3.1 위상 변이 제어를 사용하는 절연 DC/DC 컨버터의 기본 작동 원리
    2. 3.2 지점 E, F-DC/DC 전류 감지
      1. 3.2.1 대역폭의 영향
      2. 3.2.2 게인 오류의 영향
      3. 3.2.3 오프셋 오류의 영향
    3. 3.3 지점 G - DC/DC 탱크 전류 감지
    4. 3.4 감지 지점 E, F, G 및 제품 제안 요약
  7. 4결론
  8. 5참고 자료

2.2.2.1 고장 분석: 그리드 단락

AC/DC가 안전하게 종료하는 데 필요한 최대 대기 시간을 평가하기 위해 다음 조건을 적용하여 시스템 시뮬레이션을 수행했습니다.

  • 최대 정격 전압(800V)에서 작동하는 DC 버스 전압
  • 정격 전류로 작동하는 컨버터(16ARMS)
  • 위상의 최대 전류가 소모될 때 주입되는 단락 회로
  • 연자성 재료의 자속 대 전류 프로파일을 가진 부스트 인덕터의 선형 인덕턴스가 없습니다. 인덕턴스 대 전류는 11kW AC/DC에 최적화되어 있으며 포화에 도달하면 공칭 값의 30%까지 인덕턴스가 감소합니다.
  • 지점 B의 전류 감지 과전류 임계값은 30A(측정 범위 93.7%)로 설정됩니다.
  • 11kW 애플리케이션에 사용되는 전력 부품의 가용 데이터 시트를 기반으로 최대 허용 전류 60A가 선택되었습니다

그리드에서 단락이 발생하는 경우 컨버터는 여전히 전환 중이므로 통제되지 않은 전류를 발생시킵니다. 고장은 갑자기 발생하므로 MCU가 듀티 사이클을 업데이트하고 수정할 수 있는 시간이 충분하지 않습니다. PWM 업데이트는 일반적으로 고정 주파수(이 예에서는 70kHz 또는 14.2μs)에서 발생합니다. 단일 및 이중 업데이트 새로 고침 기술을 따라 MCU의 최소 반응 시간은 1/fs 또는 1/2F일 수 있습니다. 이 시간 내에 인덕터의 전류가 전원 스위치의 단락 회로 전류 정격을 초과할 수 있습니다.

그림 2-11에는 AC/DC 컨버터의 전압 및 전류가 나와 있습니다. 그림 2-11에서는 0ms~19ms 사이의 시간 프레임에서 컨버터가 공칭 조건에서 400VRMS와 DC에서 AC로 전달되는 전류가 있음을 보여줍니다. 19ms에서 단락 이벤트는 위상 전압을 공칭 값의 10%로 떨어뜨리는 방법으로 시뮬레이션됩니다. 그림 2-12에서 보다시피, 그리드 오류와 동시에 스위칭 스테이지에서 적용된 것과 그리드의 차이 때문에 스위칭 노드의 전류가 증가합니다.

AC/DC 컨버터의 그리드 전압 및 전류: AC/DC 컨버터의 단락 응답 AC/DC 컨버터의 그리드 전압 및 전류: AC/DC 컨버터의 단락 응답그림 2-11 AC/DC 컨버터의 그리드 전압 및 전류: AC/DC 컨버터의 단락 응답
t = 19.5ms에서 확대된 부분(스팬 120μs): AC/DC 컨버터의 단락 응답그림 2-12 t = 19.5ms에서 확대된 부분(스팬 120μs): AC/DC 컨버터의 단락 응답
t = 19.5ms에서 PWM의 확대된 부분(스팬 120μs): PWM 턴오프 동작그림 2-13 t = 19.5ms에서 PWM의 확대된 부분(스팬 120μs): PWM 턴오프 동작

처음에 전류가 선형적으로 상승하기 시작하는 것은 코어가 포화 상태가 아니며 인덕턴스가 거의 일정하기 때문에 고정된 di/dt를 따르고 있기 때문입니다.

방정식 4. didt=VDC(1.5L(i))

여기서

  • L은 전류 기능의 AC/DC 부스트 전류입니다.
  • VDC는 오류 발생 시의 DC 버스 전압입니다.

코어의 포화 전류에 도달하면 인덕턴스 값이 크게 낮아지고, 따라서 전류가 갑자기 증가합니다. 위상 L3의 실제 전류가 30A(과전류 임계값)에 도달하면 MCU가 더 높은 전류를 감지할 수 없기 때문에 가능한 한 빨리 과전류를 감지할 수 있어야 합니다. 그리고 전류가 60A를 초과하는 수준에 도달하기 전에 셧다운됩니다. 시뮬레이션 결과를 기반으로 전류가 임계값에 도달하는 데 4μs가 걸립니다. 이 타이밍에 도달하면 그림 2-13에 나와 있는 것처럼 PWM 신호를 끕니다.

결론적으로, 전원 스위치 손상을 방지하기 위해 4µs 내에서 시스템을 꺼야 합니다. MCU 및 드라이버 단계 셧다운의 지연 시간과 함께 전류 감지 지연 시간을 고려하세요. MCU와 드라이버 단계의 일반적인 지연 시간 값을 기반으로, 전류 센서는 3.5µs의 최대 지연 시간을 제공해야 합니다.