DC-AC逆变电路及理总结DC-AC逆变电路及原理总结.ppt

缓冲电路波形 IGBT采用缓冲电路后典型关断电压波形如图所示。图中，VCE起始部分的毛刺ΔV1是由缓冲电路的寄生电感和缓冲二极管的恢复过程引起的。其值由下式计算： ΔV1=LS×di/dt（1） 式中：LS为缓冲电路的寄生电感； di/dt为关断瞬间或二极管恢复瞬间的电流上升率，其最恶劣的值接近0.02Ic（A/ns）。 5-* 采用缓冲电路后IGBT关断电压波形 缓冲电路波形 5-* 如果ΔV1已被设定，则可由式（1）确定缓冲电路允许的最大电感量。例如，设某IGBT电路工作电流峰值为400A，ΔV1≤100V， 则在最恶劣情况下， di/dt=0.02×400=8A/ns 由式（1）得 LS=ΔV1/（di/dt）=100/8=12.5nH 图中ΔV2是随着缓冲电容的充电，瞬态电压再次上升的峰值，它与缓冲电容的值和母线寄生电感有关，可用能量守恒定律求值。如前所述，母线电感以及缓冲电路及其元件内部的杂散电感，在IGBT开通时储存的能量要转储在缓冲电容中，因此有 LPI2/2=CΔV22/2（2） 式中：LP为母线寄生电感； I为工作电流， C为缓冲电容的值； ΔV2为缓冲电压的峰值。 缓冲电路波形 从式（1）和式（2）不难看出，大功率IGBT电路要求母线电感以及缓冲电路及其元件内部的杂散电感愈小愈好。这不仅可以降低ΔV1，而且可以减小缓冲电容C的值，从而降低成本。 5-* 实际的功率电路设计中可采用以下措施来减小所需电容值 ①采用平板式汇流母线, 正负极重叠在一起, 中间用绝缘板隔开, 以获得最小母线寄生电感 ②因为C值与关断电流的平方成正比,所以采取必要的限流技术来限制功率电路的最大电流 ③因为C值反比于ΔV2的平方, 所以若允许ΔV2与IGBT的VCE之间有一定的裕度则可使缓冲电容值明显减小。 缓冲电路的总结 在电路设计中应根据实际情况选取适当的缓冲保护电路，抑制IGBT关断时的浪涌电压，在装配时，要尽量降低主电路和缓冲电路的分布电感，接线越短越好，越粗越好。 对缓冲电路的要求是： 尽量减小主电路的布线电感L； 吸收电容应采用低感（最好无感）吸收电容，它的引线应尽可能短，最好直接接在IGBT的端子上； 吸收二极管应选用快开通和软恢复二极管，以避免产生开通过电压和反向恢复引起的较大振荡电压。 5-* 缓冲电路的作用 RC吸收回路的作用，一是为了对感性器件在电流瞬变时的自感电动势进行钳位，二是抑制电路中因dV/dt对器件所引起的冲击，在感性负载中，开关器件关断的瞬间，如果此时感性负载的磁通不为零，根据愣次定律便会产生一个自感电动势，对外界辞放磁场储能，为简单起见，一般都采用RC吸收回路，将这部份能量以热能的方式消耗掉。 RC缓冲电路并联在IGBT两端。其作用包括抑制过电压、减小开关损耗、限制电压上升速率以及消除电磁干扰等几个方面； (1)抑制过电压 IGBT关断时，线路电感会产生与直流电压同向的感应电压 L ×di / dt，当没有缓冲电路时，由于diL / dt很大，使IGBT的C、E极之间形成很高的过电压。当过电压大于IGBT所能承受的极限电压时，会损坏器件。所以，为了使IGBT可靠工作,必须为电感中的贮能提供一条释放回路，以大幅度降低关断瞬间电感的电流变化率,避免因过电压损坏IGBT。 5-* 缓冲电路的作用 (2)减小功率开关管损耗 IGBT关断时, IGBT的功率损耗取决于集电极与发射极之间的电压以及流过管子的电流瞬时值，两者乘积的积分值越小越好。使用缓冲电路可以改变IGBT关断过程中的电压、电流波形，从而减小IGBT的功率损耗。由图2 可知,当无缓冲电路时,电压VCE瞬间升至最大值,而此时IGBT的电流IC也是最大值,这种情况下功率损耗最严重。 5-* (a) 无缓冲电路　　(b) 有缓冲电路 采用RC缓冲电路后，VCE将逐渐升高,从而 避免IC和VCE同时达到最大值的不利情况。所以，缓冲电路可以减小IGBT的关断损耗。 缓冲电路的作用 (3)限制电压上升率 过大的电压上升率duCE / dt会在IGBT的PN结中形成很大的位移电流,它可能误使IGBT内部寄生晶闸管开通,导致栅极失去控制作用,这就是所谓的动态擎住现象。IGBT两端并联的RC缓冲电路能够限制duCE / dt的大小,有效地解决IGBT的动态擎住问题。 (4)消除电磁干扰 在设备调试运行过程中,当无缓冲电路时，IGBT管两端的电压会产生高频振荡,造成电磁干扰。采用缓冲电路即可抑制VCE的高频振荡,起到消除和减少电磁干扰的作用。 5-* 缓冲电路的参数计算 缓冲电路中,缓冲电阻R 越小,电容C越大,则缓冲电路的作用越明显。但同时要考虑功率损耗等因素。 IGBT关