來源：羅姆半導(dǎo)體社區(qū)

本文研究了逆變器核心開關(guān)器件IGBT主要參數(shù)的選擇， 分析三相逆變電路拓撲及功率器件IGBT的應(yīng)用特點，根據(jù)其特點選擇合適額定電壓，額定電流和開關(guān)參數(shù)。以及優(yōu)化設(shè)計柵電壓，克服Miller效應(yīng)的影響，確保在IGBT應(yīng)用過程中的可靠性。

前言

伴隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和低碳經(jīng)濟的要求，逆變器在各行各業(yè)中應(yīng)用飛速發(fā)展，而IGBT是目前逆變器中使用的主流開關(guān)器件，也在逆變結(jié)構(gòu)中起核心作用。采用IGBT進行功率變換，能夠提高用電效率，改善用電質(zhì)量。新型IGBT逆變技術(shù)是推動我國低碳經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略的突破口，同時緩解能源，資源和環(huán)境等方面的壓力，加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式，促進信息化帶動工業(yè)化， 提高國家經(jīng)濟安全性，起著重要作用，因此，IGBT在逆變器中的正確選擇與使用，有著舉足輕重的作用。逆變技術(shù)對IGBT的參數(shù)要求并不是一成不變的，逆變技術(shù)已從硬開關(guān)技術(shù)，移相軟開關(guān)技術(shù)發(fā)展到雙零軟開關(guān)技術(shù)，各個技術(shù)之間存在相輔相成的紐帶關(guān)系， 同時具有各自的應(yīng)用電路要求特點，因而，對開關(guān)器件的IGBT的要求各不相同。而IGBT正確選擇與使用尤為重要。

1. IGBT額定電壓的選擇

三相380V輸入電壓經(jīng)過整流和濾波后，直流母線電壓的最大值：

在開關(guān)工作的條件下，fGBT的額定電壓一般要求高于直流母線電壓的兩倍，根據(jù)IGBT規(guī)格的電壓等級，選擇1 200V電壓等級的IGBT。

2.IGBT額定電流的選擇

以30kW變頻器為例，負載電流約為79A，由于負載電氣啟動或加速時，電流過載，一般要求1分鐘的時間內(nèi)，承受1.5倍的過流，擇最大負載電流約為119A ，建議選擇150A電流等級的IGBT。

3.IGBT開關(guān)參數(shù)的選擇

變頻器的開關(guān)頻率一般小于10 kH Z，而在實際工作的過程中，fGBT的通態(tài)損耗所占比重比較大，建議選擇低通態(tài)型IGBT，以30 kW ，逆變頻率小于10kH z的變頻器為例，選擇IGBT的開關(guān)參數(shù)見表1。

4.影響IGBT可靠性因素

1）柵電壓。

IGBT工作時，必須有正向柵電壓，常用的柵驅(qū)動電壓值為15～187，最高用到20V， 而棚電壓與柵極電阻Rg有很大關(guān)系，在設(shè)計IGBT驅(qū)動電路時， 參考IGBT Datasheet中的額定Rg值，設(shè)計合適驅(qū)動參數(shù)，保證合理正向柵電壓。因為IGBT的工作狀態(tài)與正向棚電壓有很大關(guān)系，正向柵電壓越高，開通損耗越小，正向壓降也咯小。

在橋式電路和大功率應(yīng)用情況下，為了避免干擾，在IGBT關(guān)斷時，柵極加負電壓，一般在-5- 15V，保證IGBT的關(guān)斷，避免Miller效應(yīng)影響。

2）Miller效應(yīng)。

為了降低Miller效應(yīng)的影響，在IGBT柵驅(qū)動電路中采用改進措施：（1）開通和關(guān)斷采用不同柵電阻Rg,on和Rg,off，確保IGBT的有效開通和關(guān)斷；（2）柵源間加電容c，對Miller效應(yīng)產(chǎn)生的電壓進行能量泄放；（3）關(guān)斷時加負柵壓。在實際設(shè)計中，采用三者合理組合，對改進Mille r效應(yīng)的效果更佳。

5 結(jié)束語

（1）IGBT是逆變器主要使用的主要功率開關(guān)器件，也是逆變器中主要工作器件，合理選擇IGBT是保證IGBT可靠工作的前提，同時，要根據(jù)三相逆變電路結(jié)構(gòu)的特點，選擇低通態(tài)型IGBT為佳。

（2）根據(jù)IGBT的棚特性。合理設(shè)計柵驅(qū)動結(jié)構(gòu)， 保證IGBT有效的開通和關(guān)斷， 降低Miller效應(yīng)的影響。

審核編輯黃宇