IGBT構成的交流傳動逆變器的設計

2．1 保護電路原理分析
以開關管T1關斷時刻為起點來分析吸收電路的工作原理，其工作過程可分為：線性化換流、母線寄生電感Lp諧振能量和吸收電容Cs放點共3個階段。
線性化換流階段從開關管T1接收關斷信號開始到開關管T1全截止結(jié)束。流過母線寄生電感Lp的母線電流經(jīng)T1和吸收電路2條支路分流。
在線性化換流階段結(jié)束后，開關管T1完全截止。此時，主回路寄生電感Lp與吸收電容Cs產(chǎn)生諧振，Lp中儲存的能量向Cs轉(zhuǎn)移。當吸收電容上電壓達到最大值，即諧振峰值時，諧振電流i為零，吸收電路二極管D2截止，箝位電壓防止有振蕩。
在第二階段結(jié)束之后，吸收電容Cs上過沖能量通過吸收電阻R、電源和負載放電。在放電過程中，近似認為負載是恒流源。
2．2 元件參數(shù)選取
a．緩沖電容Cs選取
緩沖電路中緩沖電容Cs的電容取值為：

其中，L是主電路的寄生電感，Io為IGBT關斷時的集電極電流，VCEP是緩沖電容器電壓最終到達值，Ed為直流電源電壓。
b．緩沖電阻Rs的取值
緩沖電阻的作用是在IGBI下一次關斷前，將緩沖電容器電荷釋放。因此在IGBT進行下一次動作之前，在儲存電荷的90％放電條件下，緩沖電阻取值公式應滿足下列公式：

其中，f為交換頻率。

3 驅(qū)動電路結(jié)構
要保證IGBT工作可靠，其驅(qū)動電路起著至關重要的作用。
3．1 IGBT驅(qū)動電路要求
IGBT驅(qū)動電路的基本要求主要有以下幾點：
(1)驅(qū)動電路必須十分可靠，要保證為IGBT的柵極電容提供一個低阻抗的充放電回路；
(2)在滿足開關特性和功耗允許的情況下，門極電阻可以適當增大，用于限制瞬時壓降尖峰；
(3)驅(qū)動電路能夠傳遞kHz級的高頻脈沖信號；
(4)IGBT門極與發(fā)射極電壓極限壓降為±20V。通常選用正向驅(qū)動電壓為+15 V，反向驅(qū)動電壓為-8V。
3．2 M57959L構成的驅(qū)動電路
根據(jù)上述驅(qū)動電路設計原則，按照不同要求可以設計出多種形式的驅(qū)動電路。常用的驅(qū)動電路有分立元件構成的驅(qū)動電路和專用集成驅(qū)動電路。相對于分立元件構成的驅(qū)動電路，專用集成驅(qū)動電路抗干擾能力強、集成化程度高、速度快、保護功能完善，可實現(xiàn)IGBT的最佳驅(qū)動。
M57959L是日本三菱公司生產(chǎn)的混合集成IGBT驅(qū)動器，其內(nèi)部原理結(jié)構如圖4所示。它由高速光電隔離輸入，絕緣強度高，可與TTL電平兼容。內(nèi)藏定時邏輯短路保護電路，并具有保護延時特性。芯片由正負電源供電，克服了單電源供電時負電壓不穩(wěn)的缺點，驅(qū)動功率大，可驅(qū)動200A／600V或100A／1200V的IGBT模塊。由M57959L構成的驅(qū)動電路如圖5所示。