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          IGBT模块_IPM主电路设计关键技术

          逆变式主电路有单端正激、

          双单端、

          半桥、

          全桥

          等形式

          逆变式主电路有单端正激、

          双单端、

          半桥、

          全桥

          等形式

          随着半导体器件的发展,IGBT越来越多的被应用到交流传动技术中。本文主要分析了IGBT模块/IPM构成的交流传动逆变器的主电路原理、逆变电路结构及缓冲保护电路结构,并对主电路的安装布局以及电压电流参数的选取做出了说明。文章来源:http://www.minaco-uk.com/il/163.html
          IPM/IGBT模块逆变式主电路有单端正激、双单端、半桥、单相全桥、三相全桥等形式。三相全桥拓扑电路如下图:
          三相全桥拓扑电路
          逆变电路主要负责电能转化,即将输入的直流电能转化为电机负载可用的三相交流电能,为电机提供能源。上所示为逆变电路原理图,这个逆变电路由6个 绝缘栅双极晶体管T1~T6及续流二极管D1~D6组成。通过控制IGBT管T1~T6的通关断将输入的直流电源逆变成频率可调的矩形波交流电输出到三相电机。其续流二极管D1~D6的作用是当T1~T6由导通变为截止时,为储存在电动机线圈中的电能提供释放通道;当电动机制动时,为再生电流提供回流到直 流电源的通道。

          主电路直流母线采用形式:
          10~100A:PCB板
          150~300A:汇流排
          400A~1000A:叠层母线(下图)
          叠层母线
          应用于交-直-交 型变频器主电路直流电路的一种直流母线结构,其特征是用薄铜板制作的铜排P与铜排N及电解电容连接铜排M紧贴,中间用绝缘纸绝缘并用塑料卡子锁紧固定,在顺电解电容排列方向有特定的限流槽,其结构特点是能有效降低电路中的寄生电感,降低了du/dt,改善了整个电路主回路的电气性能。
          吸收电路设计:
          由于电路中分布电感的存在,加之IGBT开关速度较高,当IGBT关断时及与之并接的反向恢复二极管逆相恢复时,会产生很大的浪涌电压Ldi/dt,从而 威胁IGBT的安全。因此必须采取措施抑制浪涌电压,保护IGBT不被损坏。可以采用加装保护吸收电路的办法来抑制浪涌电压。其原理图如下图所示,该保护 吸收电路有良好的抑制效果,具有保护吸收中发生损耗小的优点。
          吸收电路设计
          IGBT吸收保护电路
          1. 保护电路原理分析:
          以开关管T1关断时刻为起点来分析吸收电路的工作原理,其工作过程可分为:线性化换流、母线寄生电感Lp谐振能量和吸收电容Cs放点共3个阶段。
          线性化换流阶段从开关管T1接收关断信号开始到开关管T1全截止结束。流过母线寄生电感Lp的母线电流经T1和吸收电路2条支路分流。
          在线性化换流阶段结束后,开关管T1完全截止。此时,主回路寄生电感Lp与吸收电容Cs产生谐振,Lp中储存的能量向Cs转移。当吸收电容上电压达到最大值,即谐振峰值时,谐振电流i为零,吸收电路二极管D2截止,箝位电压防止有振荡。
          在第二阶段结束之后,吸收电容Cs上过冲能量通过吸收电阻R、电源和负载放电。在放电过程中,近似认为负载是恒流源。
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