功率器件IGBT應(yīng)用中的常見問題解決方法

　　1 引言

　　80年代問世的絕緣柵雙極性晶體管igbt是一種新型的電力電子器件，它綜合了gtr和mosfet的優(yōu)點，控制方便、開關(guān)速度快、工作頻率高、安全工作區(qū)大。隨著電壓、電流等級的不斷提高，igbt成為了大功率開關(guān)電源、變頻調(diào)速和有源濾波器等裝置的理想功率開關(guān)器件，在電力電子裝置中得到非常廣泛的應(yīng)用。

　　隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的高頻大功率化的發(fā)展，開關(guān)器件在應(yīng)用中潛在的問題越來越凸出，開關(guān)過程引起的電壓、電流過沖，影響到了逆變器的工作效率和工作可靠性。為解決以上問題，過電流保護、散熱及減少線路電感等措施被積極采用，緩沖電路和軟開關(guān)技術(shù)也得到了廣泛的研究，取得了迅速的進展。本文就針對這方面進行了綜述。

　　2 igbt的應(yīng)用領(lǐng)域

　　2.1 在變頻調(diào)速器中的應(yīng)用[3]

　　spwm變頻調(diào)速系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。主回路為以igbt為開關(guān)元件的電壓源型spwm逆變器的標準拓撲電路，電容由一個整流電路進行充電，控制回路產(chǎn)生的spwm信號經(jīng)驅(qū)動電路對逆變器的輸出波形進行控制;變頻器向異步電動機輸出相應(yīng)頻率、幅值和相序的三相交流電壓，使之按一定的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向運轉(zhuǎn)。

　　2.2 在開關(guān)電源中的應(yīng)用[5]

　　圖2為典型的ups系統(tǒng)框圖。它的基本結(jié)構(gòu)是一套將交流電變?yōu)橹绷麟姷恼髌骱统潆娖饕约鞍阎绷麟娫僮優(yōu)榻涣麟姷哪孀兤鳌Ｐ铍姵卦诮涣麟娬９╇姇r貯存能量且維持正常的充電電壓，處于“浮充”狀態(tài)。一旦供電超出正常的范圍或中斷時，蓄電池立即對逆變器供電，以保證ups電源輸出交流電壓。

　　ups逆變電源中的主要控制對象是逆變器，所使用的控制方法中用得最為廣泛的是正弦脈寬調(diào)制(spwm)法。

　　2.3 在有源濾波器中的應(yīng)用[6]

　　并聯(lián)型有源濾波系統(tǒng)的原理圖如圖3所示。主電路是以igbt為開關(guān)元件的逆變器，它向系統(tǒng)注入反向的諧波值，理論上可以完全濾除系統(tǒng)中存在的諧波。與變頻調(diào)速器不同的是，有源濾波器pwm控制信號的調(diào)制波是需要補償?shù)母鞔沃C波的合成波形，為了能精確的反映出調(diào)制波的各次諧波成分，必須大大提高載波的頻率。這對開關(guān)器件的開關(guān)頻率也提出了更高的要求。