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    IGBT模块尖峰电压吸收电路

    关断IGBT时由于电感中储存有能量,集电极-发射极间会发生浪涌电压。缓冲电路可以抑制施加在IGBT上的过电压和关断损耗的增加。这是由于缓冲电容器可以分担关断时的一部分能量。务必妥当处理电容器所吸收的能量。
    RCD 缓冲电路:
    集电极-发射极间会发生浪涌电压
    关断开关时储存的能量 : 1/2・LiC2
    e+= L・diC/dt
    关断开关时储存的能量
    如果Cs能够完全吸收L的能量
    1/2・LiC2=1/2・Cs・Δe2
    即成立,因此
    Δe= i0×√L/Cs
    Cs能够完全吸收L的能量
    Cs能够完全吸收L的能量
    RCD缓冲电路的损耗:
    RCD缓冲电路的损耗
    把缓冲电路安装在每个IGBT上比安装在直流母线和地线之间更有效。但是,存在Rs上损耗较大的问题。Rs上的损耗是LiC2与开关频率的乘积,L为0.2μH、iC为100A、开关频率为10kHz时损耗为20W。此时,在3相桥路电路中,仅缓冲电路的损耗就有120W。可以通过控降低频率或向电源再生能量来减少损耗。
    为了降低Δe,首先减小L(主电路的分布电感)尤为重要。Cs随电感变小而变小。
    Vs是(配线电感)×-dic/dt、Ds的正向恢复电压以及(Cs的分布电感)×-dic/dt的总和。
    下述要点可以使缓冲电路更有效。
    ● 以更低的-dic/dt为驱动条件驱动IGBT。(降低IGBT的关断速度)
    ● 减小主电路配线的电感。为此设法将电源(电解)电容器放在尽可能靠近IGBT模块的位置,使用铜板配线,实施分层布置等。
    ● 缓冲电路也应放在模块的附近,Cs应采用薄膜电容器等频率特性好的元件。
    ● Ds使用正向导通压降小,反向软恢复型超快速二极管。
    实际缓冲电路:
    各相缓冲电路范例
    各相缓冲电路范例
    缓冲电容器容量的指标
    上一页的缓冲电路1由于省略了阻尼电阻,电源电线容易受振动噪声干扰,因此适用于较小容量的应用。将缓冲电路1至3按用途分类的话,各相的缓冲电容器容量的标准分别如下。每个IGBT的缓冲电路的容量是该数值的1/2。
    缓冲电容器容量的指标
    应用于大电力时,如果不使用铜板分层布线降低布线电感的话,可能无法避免缓冲电路中的元件损坏或噪声干扰引起的误动作。
    阻止放电型缓冲电路(缓冲电路3):
    阻止放电型缓冲电路(缓冲电路3)
    如果Cs能够吸收L的所有能量
    1/2・L・iC2=1/2・Cs・Δe2
    因此
    Cs=L×(iC/Δe)2
    到下一次关断为止Cs的电荷需要进行放电,对此(Cs×Rs)的时间常数有效。为了放电90%
    Rs≦1/(2.3・Cs ・f) f : 开关频率
    于是可以确定Rs的最小值。但是,Rs过小会引起开通时的有害震荡,因此,采用稍高一些的值为好。
    Rs 上的损耗 P(Rs) 与 Rs 的值无关,为
    P(Rs)=1/2・L・iC2
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