IGBT在客車DC 600V系統(tǒng)逆變器中的應(yīng)用與保護
1.1 IGBT的結(jié)構(gòu)特點
IGBT是大功率、集成化的“絕緣柵雙極晶體管”(Insulated Gate Bipolar Transistor)。它是80年代初集合大功率雙極型晶體管GTR與MOSFET場效應(yīng)管的優(yōu)點而發(fā)展的一種新型復(fù)合電子器件,兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降的優(yōu)點。圖1所示為N溝道增強型垂直式IGBT單元結(jié)構(gòu),IGBT采用溝槽結(jié)構(gòu),以減少通態(tài)壓降,改善其頻率特性。并采用NFT技術(shù)實現(xiàn)IGBT的大功率。IGBT用MOSFET作為輸入部分,其特性與N溝道增強型。MOS器件的轉(zhuǎn)移特性相似,形成電壓型驅(qū)動模式,用GTR作為輸出部件,導(dǎo)通壓降低、容量大,不同的是IGBT的集電極IC受柵一射電壓UCE的控制,導(dǎo)通、關(guān)斷由柵一射電壓UCE決定。
軌道車輛中廣泛采用IGBT模塊構(gòu)成牽引變流器以及輔助電源系統(tǒng)的恒壓恒頻(CVCF)逆變器。國外的地鐵或輕軌車輛輔助系統(tǒng)都采用方案多樣的IGBT器件。德國針對機車牽引需開發(fā)適用于750 V電網(wǎng)的1.7 kVIGBT和用于1 500 V電網(wǎng)的3.3 kV IGBT模塊,簡化了牽引逆變器主電路的結(jié)構(gòu)。日本的700系電動車組的三點式主變流器.采用大功率平板型IGBT(2 500 V/1 800 A),整流器和逆變器的每個橋臂可用1個IGBT元件,從而使IGBT組件在得到簡化的同時,功率單元總體結(jié)構(gòu)也變得緊湊。
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