IGBT如何正确选择?我来告诉你答案

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本文研究了逆变器核心开关器件IGBT主要参数的选择, 分析三相逆变电路拓扑及功率器件IGBT的应用特点,根据其特点选择合适额定电压,额定电流和开关参数。以及优化设计栅电压,克服Miller效应的影响,确保在IGBT应用过程中的可靠性。
 
前言
 
伴随科学技术的发展和低碳经济的要求,逆变器在各行各业中应用飞速发展,而IGBT是目前逆变器中使用的主流开关器件,也在逆变结构中起核心作用。采用IGBT进行功率变换,能够提高用电效率,改善用电质量。新型IGBT逆变技术是推动我国低碳经济发展战略的突破口,同时缓解能源,资源和环境等方面的压力,加快转变经济增长方式,促进信息化带动工业化, 提高国家经济安全性,起着重要作用,因此,IGBT在逆变器中的正确选择与使用,有着举足轻重的作用。逆变技术对IGBT的参数要求并不是一成不变的,逆变技术已从硬开关技术,移相软开关技术发展到双零软开关技术,各个技术之间存在相辅相成的纽带关系, 同时具有各自的应用电路要求特点,因而,对开关器件的IGBT的要求各不相同。而IGBT正确选择与使用尤为重要。
 
1. IGBT额定电压的选择
 
三相380V输入电压经过整流和滤波后,直流母线电压的最大值:
 
QD@WQIG6[[~82GS3@148$$S
 
在开关工作的条件下,fGBT的额定电压一般要求高于直流母线电压的两倍,根据IGBT规格的电压等级,选择1 200V电压等级的IGBT。
 
2.IGBT额定电流的选择
 
以30kW变频器为例,负载电流约为79A,由于负载电气启动或加速时,电流过载,一般要求1分钟的时间内,承受1.5倍的过流,择最大负载电流约为119A ,建议选择150A电流等级的IGBT。
 
3.IGBT开关参数的选择
 
变频器的开关频率一般小于10 kH Z,而在实际工作的过程中,fGBT的通态损耗所占比重比较大,建议选择低通态型IGBT,以30 kW ,逆变频率小于10kH z的变频器为例,选择IGBT的开关参数见表1。
{81GRRC7~P7EA({98_%H2HS
4.影响IGBT可靠性因素
 
1)栅电压。
 
IGBT工作时,必须有正向栅电压,常用的栅驱动电压值为15~187,最高用到20V, 而棚电压与栅极电阻Rg有很大关系,在设计IGBT驱动电路时, 参考IGBT Datasheet中的额定Rg值,设计合适驱动参数,保证合理正向栅电压。因为IGBT的工作状态与正向棚电压有很大关系,正向栅电压越高,开通损耗越小,正向压降也咯小。
 
在桥式电路和大功率应用情况下,为了避免干扰,在IGBT关断时,栅极加负电压,一般在-5- 15V,保证IGBT的关断,避免Miller效应影响。
 
2)Miller效应。
 
为了降低Miller效应的影响,在IGBT栅驱动电路中采用改进措施:(1)开通和关断采用不同栅电阻Rg,on和Rg,off,确保IGBT的有效开通和关断;(2)栅源间加电容c,对Miller效应产生的电压进行能量泄放;(3)关断时加负栅压。在实际设计中,采用三者合理组合,对改进Mille r效应的效果更佳。
 
5 结束语
 
(1)IGBT是逆变器主要使用的主要功率开关器件,也是逆变器中主要工作器件,合理选择IGBT是保证IGBT可靠工作的前提,同时,要根据三相逆变电路结构的特点,选择低通态型IGBT为佳。
 
(2)根据IGBT的棚特性。合理设计栅驱动结构, 保证IGBT有效的开通和关断, 降低Miller效应的影响。
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