IGBT应用：整流器

IGBT整流器是用于将交流电转换为直流电的关键设备，它们通过精确控制IGBT的导通时间来实现对输出的调节，确保提供高质量、稳定的直流电供电。在某些情况下，还可以实施功率因数校正（PFC）以提高输入功率因数和减小谐波失真。IGBT整流器广泛应用于许多不同的应用，特别是在直流电压和电流的精确控制至关重要的电力系统和行业中。我们将从IGBT整流器的原理、组成和相关电气参数来了解它并进一步总结整流器为什么采用IGBT。
 

IGBT整流器的工作原理

 

整流是将交流电转换为直流电的过程，是IGBT整流器工作的基础。

 

交流转直流转换：市电首先向IGBT整流器提供交流电。通常交流电压输入是正弦波。

 

整流阶段：为了产生脉冲直流电压，首先使用二极管对交流电压进行整流。单向电流由二极管产生，只允许一个方向的电流流动。

 

滤波阶段：接下来，脉动直流电压通过滤波器，该滤波器通常由电感器和电容器组成。通过减少纹波并平滑电压波形，该级产生相对恒定的直流电压。

 

IGBT控制：然后向IGBT提供经过滤波的直流电压。输出电压和电流由IGBT管理。整流器通过调节IGBT的占空比和开关频率，根据负载的要求精确调节输出电压和电流。

 

反馈控制：持续监控输出，反馈机制（例如电压和电流传感器）向控制电路提供数据。根据反馈，控制系统修改IGBT开关，以提供稳定且精确的直流输出。

 

输出：最终结果是调节良好且纹波或谐波失真很小的直流电压，使其适合多种用途。

 

IGBT整流器的关键元件和方程

 

元件：IGBT、二极管、直流母线电容器。

参数:

1.交流电压输入(Vin)：这是交流电源提供的电压。它通常是正弦曲线。

2.交流电流(Iin)：从交流电源汲取的电流，由负载决定。

3.整流直流电压(Vdc)：直流母线两端的直流电压。它是交流输入整流的结果。

4.直流电流 (IDC)：流过负载的直流电流。

5.IGBT和二极管导通间隔（t）：IGBT在特定时间间隔内导通，以控制直流母线两端的电压。

 

方程：

整流方程：整流直流电压(Vdc)可以使用以下方程计算为整流电压的平均值：

 

直流电流方程：根据欧姆定律，直流电流(IDC)与直流电压(Vdc)和负载相关，Rload是负载电阻。

 

控制方案：IGBT整流器的控制方案有很多其之间可能有所不同，但通常是涉及脉宽调制(PWM)来控制IGBT的导通，从而控制输出电压，当IGBT关闭或续流期间，二极管会导通，以允许电流单向流动。调节PWM信号的占空比来控制平均直流输出电压。

 

功率因数校正（PFC）：在一些IGBT整流器中，附加控制用于功率因数校正，以提高输入功率因数。这通常是使用升压转换器和控制算法来实现的，以最大限度地减少谐波失真。

 

整流器为何采用IGBT？

 

可以看出来整流器主要的工作都是由二极管和IGBT完成的，再附上其它的电路监测和智能电路控制就是一个完整的整流器了，IGBT的功能和整流器所需的功能十分的匹配。

高频率开关能力： IGBT 具有较高的开关频率能力，这对整流器来说非常重要。整流器通常需要在电流方向上切换，以将交流电转换为直流电。高开关频率允许整流器更有效地执行这一任务，减少了损耗。

 

高电压容忍性：IGBT 在高电压条件下运行时，仍然能够提供可靠的性能。这对于整流器来说非常重要，因为它们经常需要处理高电压。

 

温度稳定性： IGBT 具有较好的温度稳定性，因此可以在高温环境下运行，这对整流器来说非常重要。整流器通常需要在工业环境中运行，可能会受到高温的影响。

 

可控性： IGBT 可以轻松地通过控制电压来调整电流，这使得整流器的输出可以根据需要进行调整。这对于在不同负载条件下提供稳定输出的整流器非常重要。

 

低开关损耗：IGBT 具有较低的开关损耗，这意味着在切换时会浪费较少的能量，从而提高整流器的效率。

 

IGBT 在整流器中被广泛采用，因为它们具有高频率开关、高电压容忍、温度稳定性、可控性和低开关损耗等特点，使得它们成为处理高电压、高频率和高温环境的理想选择。