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    IGBT模塊尖峰電壓吸收電路

    關斷IGBT時由于電感中儲存有能量,集電極-發射極間會發生浪涌電壓。緩沖電路可以抑制施加在IGBT上的過電壓和關斷損耗的增加。這是由于緩沖電容器可以分擔關斷時的一部分能量。務必妥當處理電容器所吸收的能量。
    RCD 緩沖電路:
    集電極-發射極間會發生浪涌電壓
    關斷開關時儲存的能量 : 1/2・LiC2
    e+= L・diC/dt
    關斷開關時儲存的能量
    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上損耗較大的問題。Rs上的損耗是LiC2與開關頻率的乘積,L為0.2μH、iC為100A、開關頻率為10kHz時損耗為20W。此時,在3相橋路電路中,僅緩沖電路的損耗就有120W?梢酝ㄟ^控降低頻率或向電源再生能量來減少損耗。
    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的正向恢復電壓以及(Cs的分布電感)×-dic/dt的總和。
    下述要點可以使緩沖電路更有效。
    ● 以更低的-dic/dt為驅動條件驅動IGBT。(降低IGBT的關斷速度)
    ● 減小主電路配線的電感。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,實施分層布置等。
    ● 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
    上一頁的緩沖電路1由于省略了阻尼電阻,電源電線容易受振動噪聲干擾,因此適用于較小容量的應用。將緩沖電路1至3按用途分類的話,各相的緩沖電容器容量的標準分別如下。每個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,如果不使用銅板分層布線降低布線電感的話,可能無法避免緩沖電路中的元件損壞或噪聲干擾引起的誤動作。
    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
    到下一次關斷為止Cs的電荷需要進行放電,對此(Cs×Rs)的時間常數有效。為了放電90%
    Rs≦1/(2.3・Cs ・f) f : 開關頻率
    于是可以確定Rs的最小值。但是,Rs過小會引起開通時的有害震蕩,因此,采用稍高一些的值為好。
    Rs 上的損耗 P(Rs) 與 Rs 的值無關,為
    P(Rs)=1/2・L・iC2
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