功率器件在靜止變頻技術(shù)中的應(yīng)用

IGBT對(duì)柵極驅(qū)動(dòng)電路的要求

IGBT的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性與柵極驅(qū)動(dòng)條件密切相關(guān)。柵極的正偏壓+VGE、負(fù)偏壓-VGE和柵極電阻RG的大小，對(duì)IGBT的通態(tài)電壓、開(kāi)關(guān)時(shí)間、開(kāi)關(guān)損耗，承受短路能力以及dvce/dt等參數(shù)都有不同程度的影響。

柵極驅(qū)動(dòng)電路提供給IGBT的正偏壓+VGE使IGBT導(dǎo)通。在實(shí)際應(yīng)用中，綜合該電壓對(duì)開(kāi)通時(shí)間、開(kāi)通損耗以及器件在短路時(shí)承受短路電流時(shí)間等方面的因素，通常使用+15V。柵極驅(qū)動(dòng)電路提供給IGBT的負(fù)偏壓-VGE使其關(guān)斷。它直接影響IGBT的可靠運(yùn)行，為了防止IGBT產(chǎn)生動(dòng)態(tài)擎住現(xiàn)象，柵極負(fù)偏壓應(yīng)為-5V或更低一些的電壓，負(fù)偏壓的大小對(duì)關(guān)斷時(shí)間損耗的影響不大。

此外，柵極驅(qū)動(dòng)電壓必須有足夠快的上升和下降速度，使IGBT盡快開(kāi)通和關(guān)斷，以減少開(kāi)通和關(guān)斷損耗。在器件導(dǎo)通后，驅(qū)動(dòng)電壓和電流應(yīng)保持足夠的幅度，保證IGBT處于飽和狀態(tài)。由于IGBT多用于高電壓、大電流場(chǎng)合，信號(hào)控制電路與驅(qū)動(dòng)電路之間應(yīng)采用抗干擾能力強(qiáng)、信號(hào)傳輸時(shí)間短的高速光電隔離器件加以隔離。為了提高抗干擾能力，應(yīng)采用驅(qū)動(dòng)電路到IGBT模塊的引線盡可能短、引線為雙膠線或屏蔽線等措施。

IGBT的保護(hù)措施

由于IGBT具有極高的輸入阻抗，容易造成靜電擊穿，將IGBT用于電力變換時(shí)，為了防止異?，F(xiàn)象造成器件損壞，通常采用下列保護(hù)措施：
1）通過(guò)檢出的過(guò)電流信號(hào)切斷柵極信號(hào)，實(shí)現(xiàn)過(guò)電流保護(hù)；
2）利用緩沖電路抑制過(guò)電壓，并限制過(guò)高的dv/dt;
3）利用溫度傳感器檢測(cè)IGBT的外殼溫度，當(dāng)超過(guò)允許溫度時(shí)主電路跳閘，實(shí)現(xiàn)過(guò)熱保護(hù)。由于IGBT具有正溫度系數(shù)和良好的并聯(lián)工作特性，IGBT多采用多只元件并聯(lián)工作，主電路除對(duì)稱(chēng)性外，無(wú)其他特殊要求。

從目前的使用情況看，采用IGBT作為開(kāi)關(guān)元件的靜止變頻電源的故障率明顯較低，元器件損壞的較少，維修費(fèi)用也較低，是靜止變頻技術(shù)新的發(fā)展方向。