串聯(lián)諧振逆變實(shí)驗(yàn)與波形分析

IGBT 的關(guān)斷與接通都存在一些的問題

關(guān)斷的問題:1.關(guān)斷損耗 2.關(guān)斷過電壓 3.關(guān)斷過程中微分熱阻帶來的局部熱擊穿

接通的問題:1.并聯(lián)ZVS電容下接入的時(shí)機(jī) 2.共態(tài)導(dǎo)通問題 3.反向恢復(fù)的問題

借助串聯(lián)諧振回路,使得 IGBT 的工作條件大為改善:

1. 串聯(lián)全諧振變換器曾經(jīng)是上世紀(jì)60-70年代最流行的變換器,只要給出合適的死區(qū)時(shí)間,即可實(shí)現(xiàn)很好的軟開關(guān)變換. 現(xiàn)代的數(shù)控技術(shù)給這一經(jīng)典的變換電路增添了不少活力,在控制方面解決了很多以前難以克服的困難,工程上應(yīng)用它的關(guān)鍵技術(shù)問題有三個(gè):

. ZCS 頻率追蹤控制(隨負(fù)載、電源漂移而調(diào)整工作頻率,讓換相始終處于接近零電流下的弱感性)

. ZVS 死區(qū)追蹤控制(因負(fù)載電流不同而調(diào)整死區(qū),實(shí)現(xiàn)零電壓接通,接近零電壓關(guān)斷)

. ZCS_ZVS 交替追蹤控制(既實(shí)現(xiàn)頻率追蹤又實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)死區(qū),具有良好的開關(guān)過度與調(diào)功特性)

2. 關(guān)斷過壓?jiǎn)栴}; 既使ZVS電容較大(103),當(dāng)分布電感較大時(shí)在荷載下關(guān)斷,仍然會(huì)在開關(guān)上激起高于電源幾百伏的浪涌電壓,震蕩頻率大約能達(dá)到幾兆,震蕩衰減很快,但強(qiáng)烈的震蕩也給開關(guān)帶來了顯著的額外損耗,改善的關(guān)鍵措施在于降低分布電感、放置較大的浪涌電流吸收電容(105-106);

荷載下關(guān)斷過壓 1 (ZVSC=103)

荷載下關(guān)斷過壓 2 (ZVSC=103)

3. ZVS 初步設(shè)定; 假設(shè) IGBT 下降時(shí)間為 180nS ,那么荷載下的過渡時(shí)間應(yīng)設(shè)為多少?比如過渡時(shí)間設(shè)定為 1 - 1.5uS ,當(dāng)然關(guān)斷損耗比較小,但是這樣的話,在空載下不能實(shí)現(xiàn)軟過渡,看到了嚴(yán)重的硬開通;

空載下嚴(yán)重的硬開通,散熱器很快就燙手了 (ZVSC=104)

荷載下的良好過渡 (ZVSC=104)

荷載下的艱難過渡 1 (由于過度太快,關(guān)斷損耗大 ZVSC=223)

荷載下的艱難過渡 2 (由于過度太快,關(guān)斷損耗大 ZVSC=223)

4. ZVS 關(guān)斷損耗問題 在最壞情況下,初級(jí)電流波形是鋸齒波,關(guān)斷完全發(fā)生在最高的峰值處,IGBT的關(guān)斷損耗可能達(dá)到整個(gè)開關(guān)損耗的90%以上;如果沒有 ZVS 過程,那么IGBT甚至沒有VMOS的輸出平均功率大!然而我最近不僅學(xué)會(huì)了使用ZVS過程,而且把它繼續(xù)推進(jìn)到了幾乎讓人難以置信的程度-------我將CBB474直接并聯(lián)到IGBT上進(jìn)行緩沖;

荷載關(guān)斷過程 (△V 只有 30V 小浪涌電壓 ZVSC=474)