IGBT 的保(bǎo)護措(cuò)施

由(yóu)於(yú)IGBT 具有極高(gāo)的(dí)輸入(rù)阻(zǔ)抗(kàng)
，容(róng)易造成(chéng)靜電擊穿
，將(jiāng)IGBT 用於電力變換(huàn)時
，為(wéi)了(liǎo)防(fáng)止特(tè)別很是現象造成器件損壞
，通常(cháng)采(cǎi)用(yòng)下列保護措施
：

1）通過(guò)檢(jiǎn)出的(dí)過電流信(xìn)號切(qiē)斷(duàn)柵極信(xìn)號(hào)
，實(shí)現過(guò)電流(liú)保護;
2）利用(yòng)緩(huǎn)衝電(diàn)路(lù)脅(xié)製(zhì)過電(diàn)壓(yā)
，並(bìng)限製(zhì)過高的(dí)dv/dt;
3）利用(yòng)溫度傳感器(qì)檢測(cè)IGBT 的外(wài)殼(ké)溫(wēn)度
，當超過(guò)允許溫度時(shí)主電路跳閘(zhá)
，實現(xiàn)過熱保(bǎo)護。由(yóu)於(yú)IGBT 具(jù)有正溫(wēn)度(dù)係數和良好的並(bìng)聯工(gōng)作特性(xìng)
，IGBT 多采(cǎi)用(yòng)多(duō)隻元件並(bìng)聯工作(zuò)
，主電路除對(duì)稱(chēng)性外
，無(wú)其他(tā)分(fēn)外(wài)要求(qiú)。

功率變(biàn)送(sòng)器在靜止變(biàn)頻(pín)技術(shù)中(zhōng)的(dí)應(yīng)用從(cóng)目前(qián)的使用情況(kuàng)看
，采用(yòng)IGBT 作(zuò)為(wéi)開(kāi)關(guān)元件的靜止變頻(pín)電源的故(gù)障率明(míng)顯(xiǎn)較低
，元(yuán)器件損(sǔn)壞的較少(shǎo)
，維(wéi)修(xiū)費用也較低(dī)
，是靜止變(biàn)頻技(jì)術新(xīn)的發展方(fāng)向。

電力電子技術的發展(zhǎn)

我國(guó)20 世紀(jì)80 年代以前的(dí)靜(jìng)止變頻(pín)技術(shù)由於(yú)受到(dào)電(diàn)力電(diàn)子(zǐ)器(qì)件(jiàn)技術(shù)的影(yǐng)響
，一貫處於(yú)停滯(zhì)不前的狀態
，各(gè)個行(háng)業(yè)感(gǎn)應(yīng)加熱用中(zhōng)頻電源(yuán)基本(běn)上(shàng)使用中頻變頻電(diàn)機(jī)供電(diàn)。隨著20 世(shì)紀(jì)90 年(nián)代初(chū)電力電(diàn)子(zǐ)器件的(dí)發(fā)展
，目前國(guó)內(nèi)中(zhōng)頻電機組正(zhèng)呈被淘(táo)汰(tài)的格局
，靜(jìng)止變頻設備(bèi)開始(shǐ)大量(liáng)使(shǐ)用
，有功(gōng)功率變送器應用(yòng)特別是在(zài)音頻，超(chāo)音頻(pín)領(lǐng)域
，表現更(gēng)為(wéi)明(míng)顯(xiǎn)。80 年代，90 年代
，國內(nèi)靜止變頻(pín)基(jī)本上采(cǎi)用晶閘管(guǎn)作為(wéi)功(gōng)率(shuài)開關元(yuán)件(jiàn)
，工藝(yì)水平基本(běn)上以8KC為(wéi)上(shàng)限(xiàn)。到(dào)2000 年(nián)
，國內開始出現(xiàn)采(cǎi)用(yòng)IGBT作(zuò)為功率(shuài)開關器(qì)件的變(biàn)頻(pín)技(jì)術
，工(gōng)作頻率可達(dá)20KC
，功(gōng)率(shuài)可達300KW。目前國內(nèi)已(yǐ)出(chū)現50KC，100KW 的全(quán)固態(tài)電(diàn)源(yuán)
，可以(yǐ)說靜止變(biàn)頻(pín)技術目前國內處(chǔ)於高速發(fā)展(zhǎn)的階段。

晶(jīng)閘管(guǎn)的(dí)串聯(lián)

通常(cháng)使(shǐ)用(yòng)兩(liǎng)隻晶(jīng)閘(zhá)管(guǎn)串(chuàn)聯(lián)工(gōng)作(zuò)以解決單隻(zhī)晶閘(zhá)管耐壓不(bù)足的(dí)標(biāo)題(tí)。這(zhè)就(jiù)需(xū)要解決晶閘(zhá)管(guǎn)的工(gōng)作(zuò)電壓平均(jūn)分配(pèi)標題
，包(bāo)括靜(jìng)態均(jūn)壓(yā)與動態(tài)均(jūn)壓(yā)。靜(jìng)態均壓可采用(yòng)無(wú)感電(diàn)阻串(chuàn)聯分(fēn)壓的方式(shì)解決;動態均壓(yā)比(bǐ)較(jiào)復雜(zá)
，這是(shì)因為
：元件(jiàn)參數(shù)dv/dt 的(dí)差(chà)異以及(jí)反(fǎn)向(xiàng)恢復時(shí)間的(dí)差(chà)異(yì)導致(zhì)開通與(yǔ)關(guān)斷過程中元件承(chéng)受的(dí)電壓分配不(bù)均(jūn)
，極端情況可(kě)使支(zhī)路電壓全(quán)部(bù)加在(zài)一隻晶閘管上。無功(gōng)功率(shuài)變(biàn)送器這(zhè)一(yī)標題可(kě)采用(yòng)並聯(lián)電容以(yǐ)限製dv/dt
，但是
，實際上元(yuán)件開通(tōng)過(guò)程中電(diàn)容(róng)通(tōng)過元(yuán)件(jiàn)放(fàng)電影(yǐng)響di/dt
，通常又在電(diàn)容上串聯電阻
，形成RC 阻容(róng)汲取(qǔ)均(jūn)壓電(diàn)路。為限製(zhì)支路上的浪湧(yǒng)電(diàn)流(liú)
，通常在支路上(shàng)串聯(lián)飽和電(diàn)感或磁(cí)環
，這(zhè)樣(yàng)就構成了如圖(tú)所示的(dí)電路(lù)結構。

晶閘管的並聯

由(yóu)於(yú)單(dān)個元(yuán)件耐壓(yā)水(shuǐ)平(píng)的提(tí)高(gāo)
，每個元件並(bìng)聯(lián)工(gōng)作(zuò)以增大設(shè)備功率(shuài)的(dí)情形(xíng)更常見(jiàn)
，以兩(liǎng)隻(zhī)晶(jīng)閘管(guǎn)並聯(lián)工作(zuò)為例(lì)
，如(rú)圖二(èr)所(suǒ)示(shì)。

理想情(qíng)況下(xià)電流分布
，I1=I2=I/2
，但是(shì)由(yóu)於(yú)元件(jiàn)參(cān)數的差(chà)異(yì)
，比如飽(bǎo)和導通(tōng)壓(yā)降的差(chà)異
，di/dt的(dí)差(chà)異(yì)
，電路(lù)安(ān)裝(zhuāng)時工藝(yì)上(shàng)的細微差別(bié)造(zào)成分(fēn)布(bù)電(diàn)感(gǎn)上(shàng)差異等
，直接導(dǎo)致I1≠I2
，嚴重時將使電(diàn)流(liú)較(jiào)大的(dí)元件(jiàn)因過流(liú)而燒毀
，因(yīn)此必(bì)須(xū)采(cǎi)取措(cuò)施(shī)保(bǎo)證I1 與I2 的(dí)差(chà)別在允(yǔn)許(xǔ)的(dí)範圍(wéi)內(nèi)。
通常(cháng)采(cǎi)取(qǔ)的(dí)辦(bàn)法(fǎ)是
：1）采(cǎi)用(yòng)共軛電感(gǎn)
，以(yǐ)保證動(dòng)態均(jūn)流;2）並(bìng)聯(lián)RC 電(diàn)路以汲取浪湧電壓;3）盡(jìn)量(liáng)選用(yòng)通態壓(yā)降劃一的(dí)晶閘管(guǎn)並(bìng)聯工作;4）嚴格安裝(zhuāng)工藝
，保證(zhèng)各支(zhī)路(lù)分布電(diàn)感盡量(liáng)劃一
，如(rú)圖(tú)三(sān)所示

以(yǐ)上所述(shù)的保(bǎo)護措施要根據(jù)元件(jiàn)工(gōng)作頻率的不(bù)足(zú)區別對(duì)待(dài)
，在三(sān)相(xiāng)整(zhěng)流(liú)電(diàn)路中
，通(tōng)常在(zài)電(diàn)源(yuán)端(duān)增設△形RC 濾波器。

由於晶閘(zhá)管(guǎn)自(zì)身(shēn)特(tè)性參數的原因(yīn)
，其極限(xiàn)工作(zuò)頻率(shuài)一般限(xiàn)製在8KC 以下
，對(duì)於更(gēng)高頻(pín)率的使用(yòng)要求
，目前(qián)國(guó)內(nèi)已(yǐ)經出現采(cǎi)用IGBT 作為功(gōng)率開關元(yuán)件(jiàn)的(dí)超(chāo)音頻(pín)電源。

IGBT 對柵極驅(qū)動(dòng)電路的(dí)要求

IGBT 的靜(jìng)態和(hé)動態特性與柵極驅動條(tiáo)件密切幹(gān)係。柵(zhà)極(jí)的(dí)正(zhèng)偏(piān)壓+VGE，負(fù)偏(piān)壓-VGE 和柵極(jí)電(diàn)阻RG 的大(dà)小(xiǎo)
，對(duì)IGBT 的(dí)通態(tài)電壓，開(kāi)關時(shí)間，開關損耗
，承(chéng)受短(duǎn)路能力以(yǐ)及(jí)dvce/dt 等參(cān)數都(dū)有(yǒu)不同程度的影響(xiǎng)。

柵極驅(qū)動(dòng)電(diàn)路提供(gōng)給(gěi)IGBT 的(dí)正(zhèng)偏壓+VGE使(shǐ)IGBT 導通。在(zài)實際應用中
，綜(zōng)合該電壓(yā)對開(kāi)通時間，開(kāi)通(tōng)損耗以(yǐ)及(jí)器件在(zài)短(duǎn)路時承受短路電流時(shí)間等方麵的因素(sù)
，通常使用+15V。柵(zhà)極(jí)驅動電路(lù)提(tí)供(gōng)給IGBT 的負(fù)偏壓-VGE使其關斷(duàn)。它直(zhí)接(jiē)影響(xiǎng)IGBT 的(dí)可(kě)靠運行(háng)
，為(wéi)了(liǎo)防(fáng)止IGBT 產生動態擎(qíng)住(zhù)現(xiàn)象
，柵(zhà)極負偏壓應(yīng)為(wéi)-5V 或(huò)更低一些(xiē)的電(diàn)壓
，負偏壓的大(dà)小(xiǎo)對(duì)關斷時(shí)間損(sǔn)耗(hào)的影(yǐng)響(xiǎng)不大。

此(cǐ)外
，柵(zhà)極驅動電(diàn)壓必須(xū)有足(zú)夠(gòu)快的(dí)上升和下(xià)降速度(dù)
，使IGBT 盡快開(kāi)通和關斷
，以(yǐ)減(jiǎn)少(shǎo)開(kāi)通(tōng)和關斷(duàn)損(sǔn)耗(hào)。在器件導通後
，驅動電壓和(hé)電流應(yīng)保持(chí)足(zú)夠的幅(fú)度(dù)
，保證(zhèng)IGBT 處(chǔ)於飽和狀態(tài)。由(yóu)於IGBT 多用於(yú)高電(diàn)壓，大電流場(cháng)合(hé)
，信號控(kòng)製(zhì)電(diàn)路與(yǔ)驅動(dòng)電(diàn)路(lù)之(zhī)間(jiān)應采用抗幹擾(rǎo)能力(lì)強，信號傳輸(shū)時(shí)間(jiān)短的高(gāo)速光電隔離器件加(jiā)以(yǐ)隔離。為了提(tí)高(gāo)抗幹擾能力
，應采用(yòng)驅動(dòng)電路(lù)到(dào)IGBT 模塊的引綫(xiàn)盡(jìn)可能短，引(yǐn)綫為雙膠綫或屏蔽綫等措施。

IGBT 的使(shǐ)用與保(bǎo)護

絕緣(yuán)柵雙(shuāng)極晶體管（IGBT 或(huò)IGT — Insulated Gate Bipolar Transistor）
，是80 年代中期(qī)發展起(qǐ)來的一(yī)種新型(xíng)復合(hé)器件。IGBT 綜(zōng)合了MOSFET 和(hé)GTR 的(dí)益(yì)處(chǔ)
，因(yīn)而具(jù)有良好的特(tè)性。目(mù)前IGBT 的電(diàn)流/電(diàn)壓等級(jí)已(yǐ)達1800A/1200V
，關斷時間已(yǐ)經(jīng)縮(suō)短(duǎn)到40ns
，工(gōng)作頻率(shuài)可(kě)達(dá)40kHz
，擎(qíng)住現(xiàn)象得(dé)到改善(shàn)
，安(ān)全工作區(qū)（SOA）擴大。這(zhè)些(xiē)優越(yuè)的性(xìng)能(néng)使得IGBT 稱為大(dà)功(gōng)率(shuài)開關電源(yuán)，逆變(biàn)器(qì)等電(diàn)力電子裝置的(dí)理想功(gōng)率(shuài)器件(jiàn)。IGBT 的驅動方式與(yǔ)可(kě)控矽有(yǒu)著明顯的不(bù)同
，導致(zhì)控製電路有著很大(dà)的(dí)差(chà)異(yì)。可控(kòng)矽采用強(qiáng)上升沿(yán)的窄脈衝信(xìn)號驅(qū)動(dòng)
，而(ér)IGBT 采用(yòng)方波驅動(dòng)。

晶(jīng)閘管(guǎn)的使(shǐ)用與(yǔ)保(bǎo)護

晶(jīng)閘管是(shì)晶體(tǐ)閘流(liú)管的(dí)簡稱(chēng)
，它(tā)是具有PNPN 四(sì)層(céng)結構(gòu)的(dí)各(gè)種開(kāi)關(guān)器件(jiàn)的總(zǒng)稱。按(àn)照國(guó)際(jì)電工委員會(huì)（IEC）的(dí)定義
，晶閘管指(zhǐ)那些(xiē)具有(yǒu)3 個(gè)以上的PN 結
，主(zhǔ)電壓(yā)——電(diàn)流(liú)特征至少在(zài)一個象(xiàng)限(xiàn)內具(jù)有(yǒu)導(dǎo)通，阻(zǔ)斷兩(liǎng)個穩定狀態(tài)
，且(qiě)可(kě)在這兩(liǎng)個(gè)穩定(dìng)狀態(tài)之(zhī)間進(jìn)行(háng)轉換的(dí)半導體器件(jiàn)。我(wǒ)們(mén)通(tōng)常說(shuō)的(dí)晶(jīng)閘管(guǎn)是(shì)其中之一(yī)
，統(tǒng)稱(chēng)可控矽(guī)（Silicon Controlled Rectifier）
，緊張有普(pǔ)通晶(jīng)閘管（KP），快(kuài)速(sù)晶(jīng)閘(zhá)管(guǎn)（KK），高頻晶閘管（KG），雙向可控矽(guī)，門極可(kě)關斷晶(jīng)閘(zhá)管(guǎn)（GTO——GateTurn Off Thyristor）和光(guāng)控(kòng)晶閘管(guǎn)（LTT——LightTriggered Thristor）等。

晶(jīng)閘管的應用

由於(yú)技術上的原因
，單個(gè)晶閘管的(dí)電壓(yā)，電流(liú)容(róng)量是(shì)有限的(dí)
，往往(wǎng)不(bù)能(néng)滿(mǎn)足大功率(shuài)應用(yòng)的要求
，為了(liǎo)解決這個標題
，必須(xū)采(cǎi)用(yòng)兩(liǎng)個(gè)或更(gēng)多晶閘管的(dí)串，並聯工作方式(shì)。由於工藝(yì)條件的限(xiàn)製(zhì)
，晶(jīng)閘(zhá)管(guǎn)本(běn)身的特(tè)性參(cān)數存在差異
，在(zài)晶(jīng)閘管串(chuàn)，並聯(lián)工作(zuò)時
，必須采(cǎi)取(qǔ)嚴格(gé)的(dí)措施
，使電流(liú)電(diàn)壓差異限(xiàn)製(zhì)在(zài)允許(xǔ)的範圍之(zhī)內
，以保證各個(gè)晶閘管(guǎn)可靠(kào)工(gōng)作。紹興(xīng)中儀專業生產(chǎn)有(yǒu)功功率(shuài)變(biàn)送器和(hé)無功功率變(biàn)送器
，歡(huān)迎前來(lái)咨(zī)詢(xún)。