IGBT串联技术进展综述

更新时间:2024-01-22 作者:用户投稿原创标记本站原创 点赞:22686 浏览:105776

摘 要  综述了IGBT串联技术的背景,技术难点及原因.总结介绍了近年来国际上IGBT的主要串联技术其应用情况,并对比分析了各种技术的优缺点.

关 键 词  IGBT;串联均压;主动控制


中图分类号TM732 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2013)83-0088-01

0引言

换流器大都使用绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)作为开关器件.由于器件的容量限制,在进行较大功率变换的场合,如灵活交流输电、高压固态开关、直流输电等需要采用一定的措施来提升装置的容量,常用的有多电平、移相变压器、级联技术、模块化多电平或者串联技术等.

1串联技术难点

IGBT串联静态电压不平衡的主要原因是静态参数不一致,如饱和导通压降和断态漏电流差异.动态电压不平衡主要原因是:驱动电路的时间延迟和驱动电流差异;IGBT器件导通和关断延迟时间差异;导通过程电压下降率和电路上升率差异;关断过程电压升率和电流下降率差异;线路杂散电感差异.

2 IGBT串联技术

2.1无源缓冲电路

文献[1]采用了无源缓冲电路进行IGBT串联均压,该方法的显著特点就是简单,缺点就是增加了系统损耗,存在门极延迟时间.文献[2]采用主动能量恢复的缓冲电路,用传统的感性导通、容性关断缓冲电路控制动态电压,有源电路将缓冲电路的能量恢复给直流母线,减小了损耗.文献[3]文中用3300V/1200A IGBT串联,通过简单可靠的辅助电路,实现了器件均压.同时与单个6500V IGBT模块做了比较.在开关损耗、电压电流变化率方面有优势.

2.2主动控制技术

主动控制的目的在于:1)减小di/dt和dv/dt,降低IGBT器件开关应力、降低EMI水平;2)降低开关损耗;3)降低导通时电流过冲值和关断时电压过冲值;4)减小导通和关断延迟时间.文献[4]提出了主动门极控制技术可以根据预先设定的参考信号控制IGBT的开关特性,通过改变导通时的参考信号,二极管恢复特性可以优化.

总结IGBT串联均压的二种方法优缺点如下:

1)无源缓冲电路:通过无源器件决定开关动态性能,是一种有效的均压方法,但会增加整体的功率损耗.

4结论

IGBT的串联:要想获得好的均压效果和较高的系统效率,可采用主动门极控制;而无源缓冲电路结构简单;有源钳位电路可保证器件安全.实际中根据需求选用相应的方法.