功率器件在靜止變頻技術中的應用
IGBT對柵極驅動電路的要求
IGBT的靜態(tài)和動態(tài)特性與柵極驅動條件密切相關。柵極的正偏壓+VGE、負偏壓-VGE和柵極電阻RG的大小,對IGBT的通態(tài)電壓、開關時間、開關損耗,承受短路能力以及dvce/dt等參數都有不同程度的影響。
柵極驅動電路提供給IGBT的正偏壓+VGE使IGBT導通。在實際應用中,綜合該電壓對開通時間、開通損耗以及器件在短路時承受短路電流時間等方面的因素,通常使用+15V。柵極驅動電路提供給IGBT的負偏壓-VGE使其關斷。它直接影響IGBT的可靠運行,為了防止IGBT產生動態(tài)擎住現象,柵極負偏壓應為-5V或更低一些的電壓,負偏壓的大小對關斷時間損耗的影響不大。
此外,柵極驅動電壓必須有足夠快的上升和下降速度,使IGBT盡快開通和關斷,以減少開通和關斷損耗。在器件導通后,驅動電壓和電流應保持足夠的幅度,保證IGBT處于飽和狀態(tài)。由于IGBT多用于高電壓、大電流場合,信號控制電路與驅動電路之間應采用抗干擾能力強、信號傳輸時間短的高速光電隔離器件加以隔離。為了提高抗干擾能力,應采用驅動電路到IGBT模塊的引線盡可能短、引線為雙膠線或屏蔽線等措施。
IGBT的保護措施
由于IGBT具有極高的輸入阻抗,容易造成靜電擊穿,將IGBT用于電力變換時,為了防止異?,F象造成器件損壞,通常采用下列保護措施:
1)通過檢出的過電流信號切斷柵極信號,實現過電流保護;
2)利用緩沖電路抑制過電壓,并限制過高的dv/dt;
3)利用溫度傳感器檢測IGBT的外殼溫度,當超過允許溫度時主電路跳閘,實現過熱保護。由于IGBT具有正溫度系數和良好的并聯(lián)工作特性,IGBT多采用多只元件并聯(lián)工作,主電路除對稱性外,無其他特殊要求。
從目前的使用情況看,采用IGBT作為開關元件的靜止變頻電源的故障率明顯較低,元器件損壞的較少,維修費用也較低,是靜止變頻技術新的發(fā)展方向。
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