igbt并联均流

电力技术

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描述

  IGBT 是三端器件,芯片内部结构包含有栅极、集电极和发射极,等效电路如图2-1所示,在IGBT的栅极G和发射极E之间加+15V标准电压,则IGBT导通,如果集电极有上拉电阻,集电极和发射极电压将会变为0.2V,即集电极与发射极之间由于门极加入正电压而成低阻状态使得IGBT 饱和导通; 若在IGBT 的栅极G 和发射极E 之间加入-15V 则IGBT 反向截止,加入负压而不是OV 的目的是使IGBT 可快速而可靠的关断,对IGBT 实际应用有重要意义。

  均流

  随着IGBT在电气领域的广泛应用,并联的形式使产品具有更高的功率密度、均匀的基板热分布、灵活的布局及较高的性价比等优势。但是,静态和动态均流问题的存在,限制了IGBT通流能力的利用率,现在多采用降额使用。然而采用有源门板电压主动控制,就不需要对IGBT驱动装置进行降额处理和增加设备。

  

  影响静态均流的因素

  1、并联IGBT的直流母线侧连接点的电阻分量,因此需要尽量对称;

  2、IGBT芯片的Vce(sat)和二极管芯片的VF的差异,因此尽量采取同一批次的产品。

  3、IGBT模块所处的温度差异,设计机械结构及风道时需要考虑;

  4、IGBT模块所处的磁场差异;

  5、栅极电压Vge的差异。

  均流

  影响动态均流的因素

  1、IGBT模块的开通门槛电压VGEth的差异,VGEth越高,IGBT开通时刻越晚,不同模块会有差异;

  2、每个并联的IGBT模块的直流母线杂散电感L的差异;

  3、门极电压Vge的差异;

  4、门极回路中的杂散电感量的差异;

  5、IGBT模块所处温度的差异;

  6、IGBT模块所处的磁场的差异。

  均流

  IGBT芯片温度对均流的影响

  IGBT芯片的温度对于动态均流性能和静态均流性能影响很大:

  1、由于IGBT的Vcesat的正温度系数特性,使温度高的芯片的Vcesat更高,会分得较少的电流,因此形成了一个负反馈,使静态均流趋于收敛;

  2、根据我们的经验,我们发现,芯片温度变高后,动态均流的性能也会变好;例如在测试动态均流时,我们会使用双脉冲测试方法,但这时芯片是处于冷态的,当把机器跑起来后,动态均流会改善。

  IGBT芯片所处的磁场对均流的影响

  IGBT模块附近如果有强磁场,则模块的均流会受到影响。

  1、如果两个IGBT模块并联且并列安装,如果交流排的输出电缆在摆放时靠近其中某一个IGBT模块而远离另外一个,则均流性能就会出问题;

  2、以上现象的原因是某个大电流在导线上流动时会产生磁场,对磁场内的其他导通的电流产生“挤出”或“吸引”的效应;

  因此,在结构设计时,需要注意交流排出线的走线形式,以免发生磁场的干涉现象。

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Original_heart 2017-11-09
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