逆变电源缓冲电路与隔直电容的参数计算
陈长江,1
2
(1.武汉船舶职业技术学院船舶工程系,湖北武汉430074)
摘 要:通过对一台全桥式IGBT,介绍了缓冲电路和隔直电容的参数计算方法。
关键词:IG;.
:A 文章编号:1671-8100(2005)02-0008-03
IGBT源,由主电路、控制电路和驱动与保护电路三部分组成。其中逆变主电路采用全桥式,如图1所示。本电源的设计要求为输出空载电压70V,频率25kHz,额定功率10kW,效率85%。全桥式逆变器 要器件组成;IGBT的4个缓冲电路由RC组成,是为了避免4个IGBT在关断时产生过高的电压
上升速率和减少IGBT的关断损耗;为了克服变压器因不平衡造成的偏磁,提高变压器抗不平衡的能力,在变压器的一次侧串联耦合隔直电容[1]
微调电容
C。
由功率开关管IGBT1～IGBT4和高频变压器等主
图1 电源主电路框图
1 缓冲电路的设计
1.1 缓冲电路的作用
RC缓冲电路并联在IGBT两端。其作用包
于diL/dt很大,使IGBT的C、E极之间形成很高的过电压。当过电压大于IGBT所能承受的极限电压时,会损坏器件。所以,为了使IGBT可靠工作,必须为电感中的贮能提供一条释放回路,以大幅度降低关断瞬间电感的电流变化率,避免因过电压损坏IGBT。 (2)减小功率开关管损耗
IGBT关断时,IGBT的功率损耗取决于集电
括抑制过电压、减小开关损耗、限制电压上升速率
[2]带隙基准
以及消除电磁干扰等几个方面。
(1)抑制过电压
IGBT关断时,线路电感会产生与直流电压同向的感应电压L×diL/dt,当没有缓冲电路时,由
收稿日期:2005202225
作者简介:陈长江,男,副教授,主要从事焊接方面的教学和科研工作。
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武汉船舶职业技术学院学报
2005年第2期 JournalofWuhanInstituteofShipbuilding
Technology 2005年4月
极与发射极之间的电压以及流过管子的电流瞬时值,两者乘积的积分值越小越好。使用缓冲电路可以改变IGBT关断过程中的电压、电流波形,从而减小IGBT的功率损耗。由图2可知,当无缓冲电路时,电压VCE瞬间升至最大值,而此时IGBT
的电流IC也是最大值,这种情况下功率损耗最严重。
采用RC缓冲电路后,VCE将逐渐升高,从而避免IC和VCE。所以,缓冲电路可以减小
IG。
b 有缓冲电路
图2 IGBT电流、电压关断波形
(3)过大的电压上升率duCE/dt会在IGBT的PN结中形成很大的位移电流,它可能误使IGBT内部寄生晶闸管开通,导致栅极失去控制作用,这就是所谓的动态擎住现象。IGBT两端并联的RC缓冲电路能够限制duCE/dt的大小,有效地解决IGBT的动态擎住问题。
电机定子测试台
(4)消除电磁干扰
音箱分频器制作
在设备调试运行过程中,当无缓冲电路时,IGBT管两端的电压会产生高频振荡,造成电磁干
扰。采用缓冲电路即可抑制VCE的高频振荡,起到消除和减少电磁干扰的作用。1.2 缓冲电路的参数计算
缓冲电路中,缓冲电阻R越小,电容C越大,则缓冲电路的作用越明显。但同时要考虑功率损耗等因素。
IGBT关断后,缓冲电容C上贮存电能,当下
实际选用C=0.01μF。
IGBT开通后,电容C必须在再次关断前放电完毕,以确保电容电压的初始状态始终为零。为二氧化碳减压器
此,RC放电时间常数必须受到限制。一般假设超过3倍时间常数可以放完电,则:
3RCRC≤Ton式中Ton=DT
D—IGBT导通占空比,D=40%=0.4;
Ts—开关周期,Ts3=40μs
25×10-6
R-6=533Ω3C3×0101×10
计算电阻值时,还必须限制放电电流,使放电电流Idis小于集电极电流IC的1/4,即:
Idis=
VR
<0125IC
式中IC—集电极电流(A),本电源IC=75A;所以 RVCE
微型汽油机
次IGBT开通后,这部分能量以热能形式消耗在R上。
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