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IGBT模塊尖峰電壓吸收電路

關(guān)斷IGBT時(shí)由于電感中儲存有能量,集電極-發(fā)射極間會(huì )發(fā)生浪涌電壓。緩沖電路可以抑制施加在IGBT上的過(guò)電壓和關(guān)斷損耗的增加。這是由于緩沖電容器可以分擔關(guān)斷時(shí)的一部分能量。務(wù)必妥當處理電容器所吸收的能量。
RCD 緩沖電路:
集電極-發(fā)射極間會(huì )發(fā)生浪涌電壓
關(guān)斷開(kāi)關(guān)時(shí)儲存的能量 : 1/2・LiC2
e+= L・diC/dt
關(guān)斷開(kāi)關(guān)時(shí)儲存的能量
如果Cs能夠完全吸收L的能量
1/2・LiC2=1/2・Cs・Δe2
即成立,因此
Δe= i0×√L/Cs
Cs能夠完全吸收L的能量
Cs能夠完全吸收L的能量
RCD緩沖電路的損耗:
RCD緩沖電路的損耗
把緩沖電路安裝在每個(gè)IGBT上比安裝在直流母線(xiàn)和地線(xiàn)之間更有效。但是,存在Rs上損耗較大的問(wèn)題。Rs上的損耗是LiC2與開(kāi)關(guān)頻率的乘積,L為0.2μH、iC為100A、開(kāi)關(guān)頻率為10kHz時(shí)損耗為20W。此時(shí),在3相橋路電路中,僅緩沖電路的損耗就有120W?梢酝ㄟ^(guò)控降低頻率或向電源再生能量來(lái)減少損耗。
為了降低Δe,首先減小L(主電路的分布電感)尤為重要。Cs隨電感變小而變小。
Vs是(配線(xiàn)電感)×-dic/dt、Ds的正向恢復電壓以及(Cs的分布電感)×-dic/dt的總和。
下述要點(diǎn)可以使緩沖電路更有效。
● 以更低的-dic/dt為驅動(dòng)條件驅動(dòng)IGBT。(降低IGBT的關(guān)斷速度)
● 減小主電路配線(xiàn)的電感。為此設法將電源(電解)電容器放在盡可能靠近IGBT模塊的位置,使用銅板配線(xiàn),實(shí)施分層布置等。
● 緩沖電路也應放在模塊的附近,Cs應采用薄膜電容器等頻率特性好的元件。
● Ds使用正向導通壓降小,反向軟恢復型超快速二極管。
實(shí)際緩沖電路:
各相緩沖電路范例
各相緩沖電路范例
緩沖電容器容量的指標
上一頁(yè)的緩沖電路1由于省略了阻尼電阻,電源電線(xiàn)容易受振動(dòng)噪聲干擾,因此適用于較小容量的應用。將緩沖電路1至3按用途分類(lèi)的話(huà),各相的緩沖電容器容量的標準分別如下。每個(gè)IGBT的緩沖電路的容量是該數值的1/2。
緩沖電容器容量的指標
應用于大電力時(shí),如果不使用銅板分層布線(xiàn)降低布線(xiàn)電感的話(huà),可能無(wú)法避免緩沖電路中的元件損壞或噪聲干擾引起的誤動(dòng)作。
阻止放電型緩沖電路(緩沖電路3):
阻止放電型緩沖電路(緩沖電路3)
如果Cs能夠吸收L的所有能量
1/2・L・iC2=1/2・Cs・Δe2
因此
Cs=L×(iC/Δe)2
到下一次關(guān)斷為止Cs的電荷需要進(jìn)行放電,對此(Cs×Rs)的時(shí)間常數有效。為了放電90%
Rs≦1/(2.3・Cs ・f) f : 開(kāi)關(guān)頻率
于是可以確定Rs的最小值。但是,Rs過(guò)小會(huì )引起開(kāi)通時(shí)的有害震蕩,因此,采用稍高一些的值為好。
Rs 上的損耗 P(Rs) 與 Rs 的值無(wú)關(guān),為
P(Rs)=1/2・L・iC2
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