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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(chǔ)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(dān)關(guān)斷時(shí)的一部分能量。務(wù)必妥當(dāng)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(chǔ)存的能量 : 1/2・LiC2
e+= L・diC/dt
關(guān)斷開(kāi)關(guān)時(shí)儲(chǔ)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和地線之間更有效。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。可以通過(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(配線電感)×-dic/dt、Ds的正向恢復(fù)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(qū)動(dòng)條件驅(qū)動(dòng)IGBT。(降低IGBT的關(guān)斷速度)
● 減小主電路配線的電感。為此設(shè)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,實(shí)施分層布置等。
● 緩沖電路也應(yīng)放在模塊的附近,Cs應(yīng)采用薄膜電容器等頻率特性好的元件。
● Ds使用正向?qū)▔航敌,反向軟恢?fù)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(biāo)
上一頁(yè)的緩沖電路1由于省略了阻尼電阻,電源電線容易受振動(dòng)噪聲干擾,因此適用于較小容量的應(yīng)用。將緩沖電路1至3按用途分類的話,各相的緩沖電容器容量的標(biāo)準(zhǔn)分別如下。每個(gè)IGBT的緩沖電路的容量是該數(shù)值的1/2。
緩沖電容器容量的指標(biāo)
應(yīng)用于大電力時(shí),如果不使用銅板分層布線降低布線電感的話,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(duì)此(Cs×Rs)的時(shí)間常數(shù)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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