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IGBT的正確選擇和使用

發(fā)布時(shí)間:2019-07-09 08:51:35來(lái)源:

伴隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和低碳經(jīng)濟(jì)的要求,逆變器在各行各業(yè)中應(yīng)用飛速發(fā)展,而IGBT是目前逆變器中使用的主流開關(guān)器件,也在逆變結(jié)構(gòu)中起核心作用。采用IGBT進(jìn)行功率變換,能夠提高用電效率,改善用電質(zhì)量。新型IGBT逆變技術(shù)是推動(dòng)我國(guó)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略的突破口,同時(shí)緩解能源,資源和環(huán)境等方面的壓力,加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式,促進(jìn)信息化帶動(dòng)工業(yè)化, 提高國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全性,起著重要作用,因此,IGBT在逆變器中的正確選擇與使用,有著舉足輕重的作用。逆變技術(shù)對(duì)IGBT的參數(shù)要求并不是一成不變的,逆變技術(shù)已從硬開關(guān)技術(shù),移相軟開關(guān)技術(shù)發(fā)展到雙零軟開關(guān)技術(shù),各個(gè)技術(shù)之間存在相輔相成的紐帶關(guān)系, 同時(shí)具有各自的應(yīng)用電路要求特點(diǎn),因而,對(duì)開關(guān)器件的IGBT的要求各不相同。而IGBT正確選擇與使用尤為重要。
1 IGBT額定電壓的選擇
三相380V輸入電壓經(jīng)過(guò)整流和濾波后,直流母線電壓的比較大值:
                                  
    在開關(guān)工作的條件下,IGBT的額定電壓一般要求高于直流母線電壓的兩倍,根據(jù)IGBT規(guī)格的電壓等級(jí),選擇1200V電壓等級(jí)的IGBT。
2 IGBT額定電流的選擇
    以30kW為例,負(fù)載電流約為79A,由于負(fù)載電氣啟動(dòng)或加速時(shí),電流過(guò)載,一般要求1分鐘的時(shí)間內(nèi),承受1.5倍的過(guò)流,擇比較大負(fù)載電流約為119A ,建議選擇150A電流等級(jí)的IGBT。
3 IGBT開關(guān)參數(shù)的選擇
    變頻器的開關(guān)頻率一般小于10kHZ,而在實(shí)際工作的過(guò)程中,IGBT的通態(tài)損耗所占比重比較大,建議選擇低通態(tài)型IGBT,以30kW ,逆變頻率小于10kHz的變頻器為例,選擇IGBT的開關(guān)參數(shù)見表1。
4 影響IGBT可靠性因素

 

1)柵電壓。
    IGBT工作時(shí),必須有正向柵電壓,常用的柵驅(qū)動(dòng)電壓值為15~187,比較高用到20V, 而棚電壓與柵極電阻Rg有很大關(guān)系,在設(shè)計(jì)IGBT驅(qū)動(dòng)電路時(shí), 參考IGBT Datasheet中的額定Rg值,設(shè)計(jì)合適驅(qū)動(dòng)參數(shù),保證合理正向柵電壓。因?yàn)镮GBT的工作狀態(tài)與正向棚電壓有很大關(guān)系,正向柵電壓越高,開通損耗越小,正向壓降也咯小。
在橋式電路和大功率應(yīng)用情況下,為了避免干擾,在IGBT關(guān)斷時(shí),柵極加負(fù)電壓,一般在-5- 15V,保證IGBT的關(guān)斷,避免Miller效應(yīng)影響。
2)Miller效應(yīng)。
    為了降低Miller效應(yīng)的影響,在IGBT柵驅(qū)動(dòng)電路中采用改進(jìn)措施:(1)開通和關(guān)斷采用不同柵電阻Rg,ON和Rg,off,確保IGBT的有效開通和關(guān)斷;(2)柵源間加電容c,對(duì)Miller效應(yīng)產(chǎn)生的電壓進(jìn)行能量泄放;(3)關(guān)斷時(shí)加負(fù)柵壓。在實(shí)際設(shè)計(jì)中,采用三者合理組合,對(duì)改進(jìn)Mille r效應(yīng)的效果更佳。
5 結(jié)束語(yǔ)
(1)IGBT是逆變器主要使用的主要功率開關(guān)器件,也是逆變器中主要工作器件,合理選擇IGBT是保證IGBT可靠工作的前提,同時(shí),要根據(jù)三相逆變電路結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),選擇低通態(tài)型IGBT為佳。
(2)根據(jù)IGBT的棚特性。合理設(shè)計(jì)柵驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu), 保證IGBT有效的開通和關(guān)斷, 降低Miller效應(yīng)的影響。

 
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