提高太陽能逆變器效能的IGBT選擇方法
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表 1顯示了四個擁有相同尺寸的IGBT的參數(shù)值。前三個IGBT采用同樣的平面式技術(shù)，但使用不同的壽命復(fù)合控制計量。從表中可見，標準速度的IGBT具有最低Vce(on) ，但與快速和超速平面式IGBT相比，標準速度的IGBT下降時間最慢。第四個IGBT是經(jīng)優(yōu)化的槽柵IGBT，能夠為太陽能逆變器這類高頻率切換應(yīng)用提供低導(dǎo)通和開關(guān)損耗。請注意，槽柵IGBT的Vce(on) 和總切換損耗 (Ets) 比超速平面式IGBT低。
高壓側(cè)IGBT
前文討論了高壓側(cè) IGBT在20kHz或以上頻率進行切換。假設(shè)設(shè)計一個擁有230V交流輸出的1.5kW 太陽能逆變器，表1中哪種IGBT具有最低的功耗呢?圖4顯示了IGBT在20kHz進行切換的功耗分析，由此可見超速平面式IGBT比其它兩種平面式 IGBT具有更低的總功耗。
在20kHz下，開關(guān)損耗明顯成為總功耗的重要部分。同時，標準速度IGBT的導(dǎo)通損耗雖然最低，但其開關(guān)損耗卻最大，并不適合充當高壓側(cè)IGBT。
最新的600V 槽柵IGBT 專為20kHz的切換進行了優(yōu)化。如圖五所示，這種IGBT比以往的平面式IGBT提供較低的總功耗。因此，為了讓太陽能逆變器的設(shè)計能夠達到最高效率，槽柵IGBT是高壓側(cè)IGBT的首選元件。
低壓側(cè)IGBT
低壓側(cè)IGBT同樣有同一問題。究竟哪一種IGBT才能提供最低的功耗?由于這些IGBT只會進行50Hz或60Hz切換，如圖5所示，標準速度IGBT可提供最低的功耗。雖然標準IGBT會帶來一些開關(guān)損耗，但數(shù)值并不足以影響IGBT的總功耗。事實上，最新的槽柵IGBT仍然擁有較高的功耗，因為這一代的槽柵IGBT專門針對高頻率應(yīng)用而設(shè)計，以平衡開關(guān)和導(dǎo)通損耗為目標。因此，對低壓側(cè)IGBT來說，標準速度平面式IGBT仍然是必然選擇。
本文小結(jié)
本文分析了太陽能逆變器應(yīng)用的全橋拓撲。這種拓撲利用正弦脈寬調(diào)制技術(shù)，在高于20kHz情況下，為高壓側(cè)IGBT 進行轉(zhuǎn)換。支線的低壓側(cè)IGBT決于輸出頻率要求，在50Hz或60Hz進行轉(zhuǎn)換。若挑選最新的600V槽柵IGBT，其總功耗將會在20kHz下達到最低。在低壓側(cè)IGBT方面，標準速度平面式IGBT是最佳選擇。標準速度IGBT在50Hz或60Hz下?lián)碛凶畹偷膶?dǎo)通損耗，其開關(guān)損耗對整體功耗來說微不足道。因此，工程師只要正確選擇IGBT組合， 就能將太陽能逆變器應(yīng)用的功耗降至最低。
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