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:
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。
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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