一种用于减轻逆变器供电电机中过电压瞬变的GaN箝位电路

《IEEE Transactions on Industrial Electronics》：A GaN Clamping Circuit for Mitigating Overvoltage Transients in Inverter-Fed Motors

基于氮化镓的双向钳位电路抑制无缆/短缆电机过压，实验对比电容、磁、光、变压器及GaN FET集成驱动器，光驱动72%、电容驱动99%（3m线），峰值过压降低42%，2hp感应电机验证有效性和可扩展性。

　　

摘要：

本文介绍了一种基于氮化镓（GaN）的双向箝位电路，该电路能够在电机与驱动器之间未连接电缆或连接短路电缆时，抑制电机首圈绕组上的过电压。该电路采用了高速模拟检测方案以及从电机端子获取电能的自主供电架构。实验中对比了五种栅极驱动技术，包括电容式、磁式、光式、基于变压器的驱动器以及集成驱动器的GaN场效应晶体管（FET），并通过成功率指标来评估这些驱动技术在抑制MHz级过电压瞬变现象方面的有效性。所谓“成功”，是指能够及时检测到过电压瞬变并使GaN器件完全导通，从而抑制电压的过冲。在驱动器与电机之间连接3米长的电缆时，电容式和光式驱动器的成功率分别达到了83%和72%。尽管在无电缆的情况下成功率略有下降，但当电缆长度增加时，成功率可提升至99%。当箝位电路成功工作时，能够将线圈峰值过电压降低约42%。整个系统通过一台2马力的重绕感应电机进行了实验验证，证明了其在实际工作条件下的可扩展性和有效性。