IGBT逆变器的输出电压
《电力电子技术》题库含答案
一、填空题(每空1分，共５０分)1、对同一晶闸管，维持电流I H与擎住电流I L在数值大小上有I L _________ I H。
2、功率集成电路PIC分为二大类，一类是高压集成电路，另一类是________________________________。
3、晶闸管断态不重复电压U DSM与转折电压U BO数值大小上应为，U DSM ________ U BO。
4、电阻负载三相半波可控整流电路中，晶闸管所承受的最大正向电压U Fm等于_____，设U2为相电压有效值。
5、三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差___________________________。
6、对于三相半波可控整流电路，换相重叠角的影响，将使用输出电压平均值_______________________。
7、晶闸管串联时，给每只管子并联相同阻值的电阻R是______________________________________措施。
8、三相全控桥式变流电路交流侧非线性压敏电阻过电压保护电路的连接方式有______________二种方式。
9、抑制过电压的方法之一是用_____________________吸收可能产生过电压的能量，并用电阻将其消耗。
10、180°导电型电压源式三相桥式逆变电路，其换相是在___________的上、下二个开关元件之间进行。
11、改变SPWM逆变器中的调制比，可以改变_____________________________________________的幅值。
12、为了利于功率晶体管的关断，驱动电流后沿应是___________________________________________。
13、恒流驱动电路中抗饱和电路的主要作用是__________________________________________________。
14、功率晶体管缓冲保护电路中二极管要求采用________型二极管，以便与功率晶体管的开关时间相配合。
.IGBT管在逆变器驱动板上的作用
IGBT管在逆变器驱动板上的作用IGBT在逆变器中的基本作用是做为高速无触点电子开关。
利用IGBT的开关原理，利用控制电路给予适当的开通、关断信号，IGBT就能根据你的控制信号将直流电变换成交流电，直流电转换成交流电后电压会降低，例如火车供电系统的600V直流就是将380V交流整流而成，IGBT逆变器驱动板的作用就是将这个过程的再还原。
同时可以通过控制信号的脉宽调节来控制电流的大小，也可以控制交流频率，从而控制电机的转速。
目前大部分逆变器都采用IGBT和IPM作为开关器件，由IGBT基本组合单元与驱动、保护以及报警电路共同构成的智能功率模块(IPM)已成为IGBT智能化的发展方向，将IGBT的驱动电路、保护电路及部分接口电路和功率电路集成于一体的功率器件。
35kW等级的DC600V逆变器一般采用1200V/300A模块，IGBT 和IPM分为单单元和双单元，3只双单元模块可构成i相逆变器主电路，如图2所示。
逆变器中的IGBT管电路图使用IGBT作开关时.由于主网路的电流突变，加到IGBT集电-发射问容易产生高直流电压和浪涌尖峰电压。
直流过电压的产生是输入交流电或IGBT的前一级输人发生异常所致。
解决方法是在选取IGBT时进行降额设计;也可在检测m过压时分断IGBT的输入，IGBT的安全。
目前，针对浪涌尖峰电压采取的措施有: (1)在工作电流较大时，为减小关断过电压，应尽量使主电路的布线电感降到最小;(2)设置如图7所示的RCD缓冲电路吸收保护网络，增加的缓冲二极管使缓冲电阻增大，避免导通时IGBT功能受阻的问题。
对于由接触网电压的波动而造成的输出欠压，逆变器可以不停止工作，而是采取降频降压的方式，即当输人电压低于540V时，逆变器按照Y/F=C(常数)的规律降频降压工作。
过流与过载保护空调客车的IGBT模块逆变器具备承受电动机负载突加与突减的能力:当输出侧和负载发生短路时，逆变器能立即封锁脉冲输出，并停止工作，IGBT产生过电流的原因有晶体管或二极管损坏、控制与驱动电路故障或干扰引起的误动、输出线接错或绝缘损坏等形成短路、逆变桥的桥臂短路等。
IGBT逆变电焊机工作原理及输出特性
IGBT逆变电焊机工作原理及输出特性本机采用三相交流380V电压经三相桥式整流、滤波后供给以新型IGBT为功率开关器件的逆变器进行变频（20KC）处理后，由中频变压器降压，再经整流输出可供焊接所需的电源，通过集成电路构成的逻辑控制电路对电压、电流信号的反馈进行处理，实现整机闭环控制，采用脉宽调制PWM为核心的控制技术，从而获得快速脉宽调制的恒流特性和优异的焊接工艺效果。
ZX7—200/315/400 电原理图NBC系列CO2气体保护焊机NBC・630逆变式NBC系列C0：气体保护焊机分为普通型和数字化两种类型，包括250A、350A、500A、630A几种,用于焊接低碳钢、合金钢等。
主要特点采用波形控制技术，改善成形，降低飞溅；电流电压连续可调，调节范围宽；负载持续率高，可长时间连续焊接；焊接变形小，焊缝成形好；慢送丝引弧，引弧容易，成功率高；收弧时具有消球功能;焊接熔敷率髙；软开关变换，整机效率高；无源功率因数校正技术，功率因数高；高频逆变，体积小，重量轻；数显表头，焊接参数可精确预置；适用实芯/药芯焊丝；提供常规电流值、电压值匹配方案，方便操作人员调节；X型机具有下降特性，兼具手弧焊、碳弧气刨功能；z型机具有下降特性，兼具手弧焊、碳弧气刨功能，且电弧稳定性强, 特别适用于全位置自动焊接（此焊机需另配全自动焊送丝、行走控制系统）。
慢送丝引弧，引弧容易，成功率高；收弧时具有消球功能；焊接熔敷率髙；软开关变换，整机效率高；无源功率因数校正技术，刀架转盘回转角度- ±90°刀杆截面尺寸（四方刀架刀杆截面）mm 25X25主轴中心线至刀具支承面距离mm 26床尾主轴直径（尾座套筒直径）mm 75床尾主轴孔锥度（尾座套筒锥孔锥度）- 莫氏圆锥5号床尾主轴最大行程mm 150机床丝杠螺距mm 12加】丄公制螺纹范碉及种数mm 44 种:1-192加山英制螺纹范碉及种数牙/寸(tpi)21 种:2-24加工模数螺纹范碉及种数mm 39种:加丄径节螺纹范困及种数DP 37^： 1-96床身导轨宽度（导轨跨度）mm 400床身导轨硕度RC RC52主电机功率kW机床净重kg 2570机床毛重kg 3410机床轮廉尺寸（长X宽X高）mm 3668X1000X1267 机床包装尺寸（长X宽X商）mm 3850X1520X2010 加工精度- IT7表面光洁度u m产品名称普通午床木系列午床适用于牟削内外圆柱面，内锥血及其它旋转面°车削各种公制、英制、模数和 径节螺纹，并能进行钻孔和拉油槽等工作。
IGBT模块参数详解
IGBT模块参数详解一-IGBT静态参数•VCES：集电极-发射极阻断电压在可使用的结温围栅极-发射极短路状态下，允许的断态集电极-发射极最高电压。
手册里VCES是规定在25°C结温条件下，随着结温的降低VCES也会有所降低。
降低幅度与温度变化的关系可由下式近似描述：.模块及芯片级的VCES对应安全工作区由下图所示：文章来源：.igbt8./jc/19.htmlCollector-emitter voltage of the IGBT由于模块部杂散电感，模块主端子与辅助端子的电压差值为，由于部及外部杂散电感，VCES在IGBT关断的时候最容易被超过。
VCES在任何条件下都不允许超出，否则IGBT就有可能被击穿。
•Ptot：最大允许功耗在Tc=25°C条件下，每个IGBT开关的最大允许功率损耗，及通过结到壳的热阻所允许的最大耗散功率。
Ptot可由下面公式获得：。
Maximum rating for Ptot二极管所允许的最大功耗可由相同的方法计算获得。
•IC nom：集电极直流电流在可使用的结温围流过集电极-发射极的最大直流电流。
根据最大耗散功率的定义，可以由Ptot的公式计算最大允许集电极电流。
因而为了给出一个模块的额定电流，必须指定对应的结和外壳的温度，如下图所示。
请注意，没有规定温度条件下的额定电流是没有意义的。
Specified as data code: FF450R17ME3在上式中Ic及VCEsat Ic都是未知量，不过可以在一些迭代中获得。
考虑到器件的容差，为了计算集电极额定直流电流，可以用VCEsat的最大值计算。
计算结果一般会高于手册值，所有该参数的值均为整数。
该参数仅仅代表IGBT的直流行为，可作为选择IGBT的参考，但不能作为一个衡量标准。
•ICRM：可重复的集电极峰值电流最大允许的集电极峰值电流（Tj≤150°C），IGBT在短时间可以超过额定电流。
igbt逆变器工作原理_igbt在逆变器中的作用
igbt逆变器工作原理_igbt在逆变器中的作用IGBT（绝缘栅双极型晶体管），是由BJT（双极型三极管）和MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。
GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。
IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。
非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
目前国内缺乏高质量IGBT模块，几乎全部靠进口。
绝缘栅双极晶体管（IGBT）是高压开关家族中最为年轻的一位。
由一个15V高阻抗电压源即可便利的控制电流流通器件从而可达到用较低的控制功率来控制高电流。
IGBT的工作原理和作用通俗易懂版：IGBT就是一个开关，非通即断，如何控制他的通还是断，就是靠的是栅源极的电压，当栅源极加+12V（大于6V，一般取12V到15V）时IGBT 导通，栅源极不加电压或者是加负压时，IGBT关断，加负压就是为了可靠关断。
IGBT没有放大电压的功能，导通时可以看做导线，断开时当做开路。
IGBT有三个端子，分别是G，D，S，在G和S两端加上电压后，内部的电子发生转移（半导体材料的特点，这也是为什么用半导体材料做电力电子开关的原因），本来是正离子和负离子一一对应，半导体材料呈中性，但是加上电压后，电子在电压的作用下，累积到一边，形成了一层导电沟道，因为电子是可以导电的，变成了导体。
如果撤掉加在GS两端的电压，这层导电的沟道就消失了，就不可以导电了，变成了绝缘体。
IGBT的工作原理和作用电路分析版：IGBT的等效电路如图1所示。
由图1可知，若在IGBT 的栅极和发射极之间加上驱动正电压，则MOSFET导通，这样PNP晶体管的集电极与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通;若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V，则MOSFET截止，切断PNP晶体管基极电流的供给，使得晶体管截止。
IGBT模块参数详解
IGBT模块参数详解一-IGBT静态参数•VCES：集电极-发射极阻断电压在可使用的结温围栅极-发射极短路状态下，允许的断态集电极-发射极最高电压。
手册里VCES是规定在25°C结温条件下，随着结温的降低VCES也会有所降低。
降低幅度与温度变化的关系可由下式近似描述：.模块及芯片级的VCES对应平安工作区由以下图所示：：.igbt8./jc/19.htmlCollector-emitter voltage of the IGBT由于模块部杂散电感，模块主端子与辅助端子的电压差值为，由于部及外部杂散电感，VCES在IGBT关断的时候最容易被超过。
VCES在任何条件下都不允许超出，否那么IGBT就有可能被击穿。
•Ptot：最大允许功耗在Tc=25°C条件下，每个IGBT开关的最大允许功率损耗，及通过结到壳的热阻所允许的最大耗散功率。
Ptot可由下面公式获得：。
Maximum rating for Ptot二极管所允许的最大功耗可由一样的方法计算获得。
•IC nom：集电极直流电流在可使用的结温围流过集电极-发射极的最大直流电流。
根据最大耗散功率的定义，可以由Ptot的公式计算最大允许集电极电流。
因而为了给出一个模块的额定电流，必须指定对应的结和外壳的温度，如以下图所示。
请注意，没有规定温度条件下的额定电流是没有意义的。
Specified as data code: FF450R17ME3在上式中Ic及VCEsat Ic都是未知量，不过可以在一些迭代中获得。
考虑到器件的容差，为了计算集电极额定直流电流，可以用VCEsat的最大值计算。
计算结果一般会高于手册值，所有该参数的值均为整数。
该参数仅仅代表IGBT的直流行为，可作为选择IGBT的参考，但不能作为一个衡量标准。
•ICRM：可重复的集电极峰值电流最大允许的集电极峰值电流〔Tj≤150°C〕，IGBT在短时间可以超过额定电流。
IGBT光伏发电逆变工作原理和电路设计
IGBT光伏发电逆变工作原理和电路设计作者：海飞乐技术时间：2017-07-25 09:53 国内外大多数光伏发电系统是采用功率场效应管MOSFET构成的逆变电路。
然而随着电压的升高，MOSFET的通态电阻也会随着增大，在一些高压大容量的系统中，MOSFET会因其通态电阻过大而导致增加开关损耗的缺点。
相比之下，绝缘栅双极晶体管IGBT通态电流大，正反向组态电压比较高，通过电压来控制导通或关断，这些特点使IGBT在中、高压容量的系统中更具优势，因此采用IGBT构成太阳能光伏发电关键电路的开关器件，有助于减少整个系统不必要的损耗，使其达到最佳工作状态。
1.工作原理与设计思路1.1光伏发电系统结构太阳能光伏发电的实质就是在太阳光的照射下，太阳能电池阵列(即PV组件方阵)将太阳能转换成电能，输出的直流电经由逆变器后转变成用户可以使用的交流电。
原理图如图1所示。
逆变器是太阳能光伏发电系统中的关键部件，因为它是将直流电转化为用户可以使用的交流电的必要过程，是太阳能和用户之间相联系的必经之路盟。
因此要研究太阳能光伏发电的过程，就需要重点研究逆变电路这一部分。
如图2(a)所示，是采用功率场效应管MOSFET构成的比较简单的推挽式逆变电路，其变压器的中性抽头接于电源正极，MOSFET的一端接于电源负极，功率场效应管Q1，Q2。
交替的工作最后输出交流电力，但该电路的缺点是带感性负载的能力差，而且变压器的效率也较低，因此应用起来有一些条件限制。
采用绝缘栅双极晶体管IGBT构成的全桥逆变电路如图2(b)所示。
其中Q1和Q2之间的相位相差180°，其输出交流电压的值随Q1和Q2的输出变化而变化。
Q3和Q4同时导通构成续流回路，所以输出电压的波形不会受感性负载的影响，所以克服了由MOSFET构成的推挽式逆变电路的缺点，因此采用IGBT构成的全桥式逆变电路的应用较为广泛一些。
图1 太阳能光伏发电原理图1.2 IGBT的工作原理绝缘栅双极晶体管IGBT是相当于在MOSFET的漏极下增加了P+区吲，相比MOSFET来说多了一个PN结，当IGBT的集电极与发射极之间加上负电压时，此PN结处于反向偏置状态，其集电极与发射极之间没有电流通过，因此IGBT要比MOSFET具有更高的耐压性。
IGBT电压电流
图3电控系统原理图图1 HEV的电气系统图图2增程式电动车动力系统结构发动机和发电机组成APU 系统则为整车提供动力电池之外的能量需求。
动力电池:是电动汽车唯一的能量来源，同时也为电动汽车上其它电力装置提供电能。
驱动电机通过主减速器直接驱动车轮。
纯电动车的动力系统主要包括动力电池、驱动电机以及传动系统。
以HEV为例，IGBT主要应用于以下两个子系统中：1) 电动控制系统：大功率直/交流(DC/AC)逆变后驱动汽车电机;2) 车载空调控制系统：小功率直/交流(DC/AC)逆变，使用电流较小IGBT和FRD。
工作频率，脉宽，占空比，直流母线电压，关断时峰值电压达到，导通电流为１００Ａ，达到可重复关断峰值电流即额定直流工作电流的２倍，工作时间为２ｓ，连续导通２０００个脉冲，工作一次后间歇２ｍｉｎ当IGBT关断时，(ASC1, RC1and ASC2, RC2) 用于限制测量电压通入100mA的测试电流(AS1, RTJ1and AS2, RTJ2)用于非直接结温测量电压电流转换器(线路放大器OA1, ASLA1, RLA1, and OA2, ASLA2, RLA2).图6.两桥壁逆变器的位置.图7.集射极电压测试电路图输入端是手动可调电压源，载荷电流由MOSFET 1控制.实验装置及步骤：1）测试时IGBT 栅极端子施加正向偏压（+15V ），使得IGBT开通。
2）利用labview程序控制程控电流源，使其按照规定的开通/关断时间对IGBT施加载荷电流。
3）风扇一直处于稳定的开通状态，能够以不变的流速将模块的热量带走。
4）利用labview程序控制数据采集器采集集-射极的电压和壳温，并将数据以存储成excel表格形式。
5）利用labview程序控制控制红外热像仪的开通实时监测表面框选区域的金属层的温度变化。
6）将所得的数据进行汇总，统计出开关时间与芯片表面最高温度计平均温度的关系。
加载电流85A ，初始条件为125T j =∆℃（25-150℃），加载时间为常数sec m 1787t on =，sec m 1815t off =，3100循环后，最大结温超多240℃，能量消耗比初始值增加123%。
逆变电焊机原理图的讲解
主电路电气原理图主控制板电器原理图：逆变触发电路图：脉冲及时序板原理图：本机采用三相交流380V电压经三相桥式整流、滤波后供应以新型IGBT为功率开关器件的逆变器进行变频〔20KC〕处理后，由中频变压器降压，再经整流输出可供焊接所需的电源，通过集成电路构成的逻辑控制电路对电压、电流信号的反馈进行处理，实现整机闭环控制，采用脉宽调制PWM为核心的控制技术，从而获得快速脉宽调制的恒流特性和优异的焊接工艺效果。
IGBT逆变电焊机工作原理及输出特性这里介绍的逆变器〔见图〕主要由MOS 场效应管，普通电源变压器构成。
其输出功率取决于MOS 场效应管和电源变压器的功率，免除了烦琐的变压器绕制，适合电子爱好者业余制作中采用。
下面介绍该逆变器的工作原理及制作过程。
--拓普电子这里我们将详细介绍这个逆变器的工作原理。
方波信号发生器〔见图3〕这里采用六反相器CD4069构成方波信号发生器。
电路中R1是补偿电阻，用于改善图3由于电源电压的变化而引起的振荡频率不稳。
电路的振荡是通过电容C1充放电完成的。
其振荡频率为f=1/2.2RC 。
图示电路的最大频率为：fmax=1/2.2×3.3×103×2.2×10-6=62.6Hz;最小频率fmin=1/2.2×4.3×103×2.2×10-6=48.0Hz 。
由于元件的误差，实际值会略有差异。
其它多余的反相器，输入端接地防止影响其它电路。
场效应管驱动电路。
由于方波信号发生器输出的振荡信号电压最大振幅为0~5V ，为充分驱动电源开关电路，这里用TR1、TR2将振荡信号电压放大至0~12V 。
如图4所示。
MOS 场效应管电源开关电路。
这是该装置的核心，在介绍该部分工作原理之前，先简单解释一下MOS场效应管的工作原理。
MOS 场效应管也被称为MOS FET ， 既Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor 〔金属氧化物半导体场效应管〕的缩写。
三相IGBT逆变器中的尖峰电压分析
利 用 两 种 不 同类 型 的 母 线 排 验 证 所 提 出分 析
９１
第４ ４卷 第 ｌ Ｏ期
２ ０年 １ ０１ Ｏ月
电 力 电 子技 术
Ｐ ｗｅ ｅ ｔ ｎｃ ｏ ｒ Ｅｌｃ ｒ ｉｓ ｏ
Ｖｏ ．４．Ｎｏ １ １ ４ ．０ ０ｃｏ ｅ ０ ０ ｔｂ ｒ２ １
频 率 以上 时 基本 不 随 频率 变 化 ． 逆变 器 中尖 峰 电 而
压 振 荡频 率 大 于 １ ＭＨｚ 因此 可 使用 ｌ ｚ下提 取 ． ＭＨ 的杂 散 电感 用 在 对逆 变 器 的尖 峰 电压 分 析 中。
由于 母 线 排 结 构 较 复 杂 ，很 难 直 接 测 量 其 各
件 。 成系统瘫痪『 造 ｌ １ 。
与 普 通 线 缆 相 比 ， 线 排 的 杂 散 电感 更 小 ， 母 故
被 广 泛 应 用 在 大 功 率 电 力 电子 装 置 中【。 母 线 排 杂 散 电感 是 逆 变 器 中杂 散 电感 的 主 要 来 源 。 目前 主 要 有 限元 法 及 部 分 元 等 效 电路 法 两 种 建 模 方 法 提 取 母 线 排 杂 散 参 数 。前 者 相 比 后 者 应 用 范 围更
尖 峰 电 压 在 峰 值 和 波 形 上 都 具 有 良好 的 符 合 度 ， 明 该 方 法 能 够 较 准 确 地 分 析 和 预 测 逆 变 器 中 的尖 峰 电 压 。 表 关 键 词 ： 变 器 ；尖 峰 电压 ；母 线 排 ；杂 散 电感 逆 中图 分 类 号 ：Ｍ ６ Ｔ ４４ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ０ １ ０ ２ １ ）０ ０ ９ 一 ３ １０ — ０ Ｘ（０ ０ １— ０ １ Ｏ
方 法 的准 确 性 ， 图 ２所 示 。 ｙ ｅＩ是一 种 简单 结 如 Ｔ ｐ 构 母 线 排 ， 有 较 小 的 杂 散 电感 ， Ｔ ｐ 具 而 ｙｅⅡ是 一 种 复 杂 结 构 母线 排 ， 有 较 大 的杂 散 电感 。 具
500kW逆变器IGBT模块温升测试与分析
500kW逆变器IGBT模块温升测试与分析引言近年来随着国家大力倡导节能减排,开发绿色能源,新能源发电得到了广泛应用。
光伏发电、风力发电、水力发电等新能源发电形式相继出现,极大地改善了过去单一的能源结构,改善了人们的生活环境。
本文主要介绍光伏新能源发电核心设备一光伏逆变器。
500kW 逆变器目前是行业内的主流产品,更大容量的系统都是在其基础上通过并联实现,所以目前对500kW逆变器整机的研究极为重视,其中IGBT模块散热和温度尤为重要,关系到整机的稳定持续运行。
因此,本文对IGBT模块的功耗与温升测试具有非常重大的意义。
1测试目的及测试内容500kW功率单元项目主要针对输出电压在080V以下的场合应用而设计,额定输出功率为500kW。
功率单元集成了IGBT模块、吸收电容、散热器、风机、电流霍尔、温度开关、叠层母排等。
本次实验主要目的是测试功率单元的散热系统设计是否满足指标要求。
2测试环境及测试设备2.1测试环境本测试采用二极管整流和无源逆变方案。
供电电压080V,母线电压570V,额定电流1000A,纯感性负载。
A、G、C相功率模块分别对应0个桥臂,采用sPkM调制,PkM控制信号采用光纤传输,输出电流为工频正弦波。
实验目的:测试不同负载电流、不同开关频率下,功率单元性能指标及IGBT温升情况。
2.2测试设备本次测试设备包括示波器、万用表、差分探头、柔性电流探头、红外测温仪等。
3实验过程及实验数据分析3.1温升测试4只FF600R12ME4型号IGBT模块并联使用组成每相功率单元,测试中散热器表面最高温度在IGBT0和IGBT4之间,此点温度值为实验记录值。
3.2测试条件1数据分析测试条件1:fsw=4)Hz,vdc=570V,Iout=1000A;负载率:92.5%,负载参数L=0.45mH;环境温度:7a=15.4℃。
在10:10一11:05时间段,每5min分钟记录一次A相、G相、C相温度值。
基于IGBT三电平逆变器的±100 kvar D-STATCOM
2 3 ?@ -A 8 8H B CB D EF : $ % & O ’ S Y j , Y ’ L M p f a b 8 9 G F 0 8 9 ’ % 3 I J K * S , w = 4 C ^_ > L * S o ‘ n Y D S N O D A * S S j ? 1@ -A 4 4 @ B CB D EF L M N B 1NADA6 HI Y @ 1 = 4 C W ", N ’ S j IW ? 1 4 BAC3 NO M6 C: g* A OP Q RF> SB WX G > C C^_ r^) f $ 89 q \ [ & "# [ D O p f ’7-3 W " = 5 8 = G 4 T FA D S , / ? 1 K] U . S ) k7 G 456 ?@ -A B CB D EF;S j ? 1 @ 1 N A D A ;- , w = 4 C 78!9: ?B V 3 FU
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IGBT的门极驱动电压
IGBT的门极驱动电压
IGBT是绝缘栅型双极性晶体管((Insulated Gate Bipolar Transistor)的简称。
它是一种电压控制型功率器件，需要的驱动功率小，控制电路简单，导通压降低，且具有较大的安全工作区和短路承受能力。
在中功率以上的逆变器中逐渐取代了POWER MOSFET和POWERBJT成为功率开关器件的重要一员。
由于IGBT是电压控制型器件，开通和关断由栅极和发射极间的电压UGE决定，当在栅极和发射极加一大于开启电压UGE(rh)的正电压时，IGBT导通，当栅极施加一负偏压或者栅压低于门限电压时，IGBT 就关断。
典型的IGBT驱动原理图如图所示。
其中：
+UGE为正向开通电压；
-UGE为关断电压。
当UGE较小时，IGBT通态压降会变大，IGBT就容易发热，随着UGE增大，通态压降就降低，IGBT的通态损耗就降低。
当UGE很大时，容易造成栅极的击穿，并且还容易产生擎住效应，无法关断IGBT，损坏器件。
全桥逆变电路IGBT模块的实用驱动设计
全桥逆变电路IGBT模块的实用驱动设计一、本文概述《全桥逆变电路IGBT模块的实用驱动设计》一文旨在深入探讨全桥逆变电路中IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）模块的高效、可靠驱动技术。
该文以工程实践为导向，结合理论基础与现代电力电子技术的发展趋势，系统地阐述了IGBT模块驱动设计的关键要素、设计原则、常见挑战以及应对策略，旨在为相关领域的工程师和研究人员提供一套全面且实用的驱动设计方案参考。
文章将对全桥逆变电路的工作原理及IGBT模块在其中的核心作用进行简要回顾，强调其作为功率开关器件在电能转换过程中的高效性和可控性。
在此基础上，详述IGBT模块的结构特性、电气性能参数及其对驱动电路的具体要求，包括但不限于阈值电压、开关速度、安全工作区、栅极电荷等关键指标，为后续驱动设计的合理选择与优化奠定理论基础。
本文将聚焦于实用驱动设计的各个环节，从驱动电路拓扑的选择与设计开始，剖析隔离技术、驱动电源、缓冲电路、保护机制等关键组件的设计原则与实现细节。
将特别讨论驱动信号的形成与传输、栅极电阻的计算与选取、dvdt与didt抑制措施、过流与短路保护、过热与欠压保护等关键技术点，旨在确保IGBT模块在各种工况下能够稳定、快速、无损地开关，并有效延长其使用寿命。
进一步地，文中将结合实际应用案例，探讨驱动设计在不同应用场景下的适应性与优化策略，如工业变频器、新能源汽车、不间断电源（UPS）等领域的特定需求与挑战。
通过实例分析，读者将了解到如何根据具体应用条件，如负载特性、工作频率、环境温度、系统效率要求等，灵活调整和优化驱动方案，以实现最佳的系统性能与可靠性。
本文还将探讨驱动技术的最新进展与未来发展趋势，包括智能驱动、集成化驱动解决方案、基于新型半导体材料的驱动技术等前沿研究方向，以启发读者关注并跟进领域内的技术创新，不断提升全桥逆变电路中IGBT模块驱动设计的先进性与竞争力。
电力电子专业技术复习题整理版
电力电子技术复习题(整理版)————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：电力电子技术复习题一、填空题1、晶闸管是三端器件，三个引出电极分别是：______极、______极和______极。
2、单相半波可控整流电路中，控制角α的最大移相范围是__________。
3、对于同一个晶闸管，其维持电流I H _______擎住电流I L （数值大小关系）。
4、在GTR 和IGBT 两种自关断器件中，属于电压驱动的器件是_____，属于电流驱动的器件是___。
5、在输入相同幅度的交流电压和相同控制角的条件下，三相可控整流电路与单相可控整流电路比较，三相可控整流电路可获得__________的输出电压。
6、为了使电力晶体管安全、可靠地运行，驱动电路和主电路应该实行_________。
7、把交流电能转换成直流电能称整流，把一种直流电能转换成另一种直流电能称_________，而把直流电能转换成交流电能称_________。
8、可关断晶闸管（GTO ）的电流关断增益βoff 的定义式为βoff =___________，其值越______越好。
9、单相全控桥式整流大电感负载电路中，晶闸管的导通角θ=___________。
10、将直流电能转换为交流电能，并把交流电能直接提供给交流用电负载的逆变电路称为___________逆变器。
11、对于普通晶闸管，在没有门极触发脉冲的情况下，有两种因素会使其导通，一是 过高，二是_______________。
12、晶闸管一旦导通，门极就失去了控制作用，故晶闸管为 器件。
能保持晶闸管导通的最小电流称为 。
13、电压型单相桥式逆变电路中，与开关管反并联的二极管起着___________和防止开关器件承受反压的作用。
14、电力电子电路中为了实现主电路与控制电路的隔离，常采用的隔离方法有_________隔离和_________隔离。
电压逆变器原理
电压逆变器原理电压逆变器是一种变频器，通过将直流电（如电池供电）转换成交流电的电子设备。
其工作原理是将直流电输入到逆变器中，通过一系列的电子元件和电路，将直流电转换成特定频率的交流电输出。
这样可以实现直流电到交流电的转换。
电压逆变器的主要工作原理是通过PWM（脉宽调制）技术来实现直流电到交流电的转换。
PWM技术是通过控制开关器件的On/Off状态和开关时间比，调整输出波形的占空比，从而控制输出电压的大小。
在电压逆变器中，典型的电路拓扑结构是全桥电路。
全桥电路由4个开关器件（通常是MOSFET或IGBT）组成，分别连接在交流输出的两端和直流输入的两端。
这样的电路结构可以实现直流电的正负极性对交流电的正负半周输出。
当输入的直流电压通过全桥电路时，有两个开关器件为On状态，两个开关器件为Off状态。
当开关器件为On状态时，相应的交流输出端口与直流输入端口相连接，电流可以通过，输出电压接近于直流输入电压。
当开关器件为Off状态时，输出电压等于零。
通过不断切换开关器件的状态，可以实现交流电压的正半周和负半周输出。
PWM技术通过调整开关器件的On/Off状态和开关时间比，来控制输出电压的大小和频率。
当需要输出电压较高时，开关器件的On状态时间较长，占空比较大；当需要输出电压较低时，开关器件的On状态时间较短，占空比较小。
通过不断调整开关器件状态的切换频率，可以实现交流输出电压的频率控制。
除了PWM技术外，电压逆变器还需要其他的控制电路和保护电路来确保其稳定工作。
例如，需要设计适当的控制算法来实现开关器件的状态调整，需要实时监测输入和输出电流、电压等参数来保护电压逆变器的安全运行。
电压逆变器的应用非常广泛。
在太阳能光伏发电系统中，电压逆变器可以将太阳能电池板输出的直流电转换为交流电，以满足家庭和工业用电需求。
在电动汽车中，电压逆变器可以将电池输出的直流电转换为交流电，供给电动机驱动汽车运行。
此外，电压逆变器还广泛应用于UPS（不间断电源）、家用电器等领域。
西南大学19春[1075]电力电子技术在线作业-答案
![西南大学19春[1075]电力电子技术在线作业-答案](https://img.taocdn.com/s3/m/13cc62275f0e7cd185253608.png)
单项选择题1、取断态重复峰值电压和反向重复峰值电压中较小的一个，并规化为标准电压等级后，定为该晶闸管的( )1.转折电压2.反向击穿电压3.阈值电压4.额定电压2、电阻性负载三相半波可控整流电路，相电压的有效值为U2，当控制角α≤30°时，整流输出电压平均值等于(1. C. 1.41U2sinα2. 1.41U2cosα3. 1.17U2cosα4. 1.17U2sinα3、单相半控桥电感性负载电路中，在负载两端并联一个续流二极管的作用是（）。
1.增加输出电压的稳定性2.抑制温漂3.增加晶闸管的导电能力4.防止失控现象的产生4、为限制功率晶体管的饱和深度，减少存储时间，桓流驱动电路经常采用（）。
1. di/dt抑制电路2. du/dt抑制电路3.吸收电路4.抗饱和电路5、三相半波带电阻性负载时，α为（）度时，可控整流输出的电压波形处于连续和断续的临界状态。
1. 120度2. 60度3. 30度4. 0度6、在晶闸管触发电路中，改变（）的大小，则输出脉冲产生相位移动，达到移相控制的目的1.整流变压器变比2.脉冲变压器变比3.同步电压4.控制电压7、关于单相桥式PWM逆变电路，下面说法正确的是（）1.在一个周期内单极性调制时有三个电平，双极性有两个电平2.在一个周期内单极性调制时有两个电平，双极性有三个电平3.在一个周期内单极性调制时有两个电平，双极性有一个电平4.在一个周期内单极性调制时有一个电平，双极性有两个电平8、电流型三相桥式逆变电路，120°导通型，则在任一时刻开关管导通的个数是不同相的上、下桥臂( )1.各一只2.共四只3.各二只4.共三只9、电阻性负载三相半波可控整流电路，相电压的有效值为U2，当控制角α≤30°时，整流输出电压平均值等于(1. 1.17U2cosα2. 1.17U2sinα3. 1.41U2cosα4. 1.41U2sinα10、接有续流二极管的单相半控桥式变流电路可运行的工作象限是( )1.第二象限2.第三象限3.第四象限4.第一象限11、若晶闸管电流有效值是157A，则其额定电流为（）1. 157A2. 100A3. 80A4. 246.5A12、在晶闸管应用电路中，为了防止误触发，应使干扰信号的幅值限制在（）1.可靠触发区2.不可靠触发区3.安全工作区4.不触发区13、下列全控器件中，属于电流控制型的器件是（）。
三相逆变器原理
三相逆变器原理三相逆变器是一种将交流电转换为直流电的电力电子装置。
它广泛应用于工业、航空、航天、军事等领域中，具有高效率、稳定运行、可靠性强等特点。
下面将详细介绍三相逆变器的原理。
三相逆变器的工作原理基于PWM（脉宽调制）控制技术，即通过控制开关管的导通和断路时间来调节输出电压和频率。
三相逆变器由三个桥式整流器、六个IGBT（绝缘栅双极型晶体管）开关管、滤波电容、输出变压器和控制电路等组成。
首先，三相交流电经过三个桥式整流器将交流电转换成直流电。
桥式整流器包括六个二极管，将输入的交流电通过整流作用，产生一个带有脉动的直流电输出。
然后，经过滤波电容，将脉动的直流电平滑转换为稳定的直流电。
滤波电容的作用是储存能量，使输出的直流电电压尽量平稳，减小脉动。
接下来，通过控制电路对六个IGBT开关管进行控制，以产生脉冲宽度和频率可调的PWM信号。
控制电路根据需要的输出电压和频率信号，计算出每个开关管的导通和断路时间，并将信号发送给IGBT开关管。
当IGBT开关管导通时，通过变压器将直流电转换成三相交流电。
变压器的作用是提供输出电压的变换，将低电压的直流电变换为高电压的交流电。
通过控制各个IGBT开关管的导通和断路时间，可以控制输出电压的大小和频率。
最后，将输出的三相交流电通过输出端口提供给负载使用，实现将直流电转换成交流电的功效。
负载可以是电机、电热器等，根据不同的负载需求，可以调整输出的电压和频率，实现对负载的精确控制。
总结来说，三相逆变器的原理是通过桥式整流器将输入的交流电转换成直流电，然后使用PWM技术控制六个IGBT开关管的导通和断路时间，将直流电转换成三相交流电，并通过输出端口提供给负载使用。
通过控制各个开关管的导通时间，可以实现对输出电压和频率的精确控制。
晶闸管和IGBT有什么区别
晶闸管和IGBT有什么区别？功率晶闸管（SCR）在过去相当一段时间里，几乎是能够承受高电压和大电流的唯一半导体器件。
因此，针对SCR的不足，人们又研制开发出了门极关断晶闸管（GTO）。
用GTO 晶闸管作为逆变器件取得了较为满意的结果，但其关断控制较易失败，仍较复杂，工作频率也不够高。
几乎与此同时，电力晶体管（GTR）迅速发展了起来。
绝缘栅双极晶体管IGBT是MOSFET和GTR相结合的产物。
其主体部分与晶体管相同，也有集电极和发射极，但驱动部分却和场效应晶体管相同，是绝缘栅结构。
IGBT的工作特点是，控制部分与场效应晶体管相同，控制信号为电压信号 UGE，输人阻抗很高，栅极电流I G≈0，故驱动功率很小。
而其主电路部分则与GTR相同，工作电流为集电极电流，工作频率可达20kHz。
由IGBT作为逆变器件的变频器载波频率一般都在10kHz以上，故电动机的电流波形比较平滑，基本无电磁噪声。
虽然硅双极型及场控型功率器件的研究已趋成熟，但是它们的性能仍待提高和改善，而1996年出现的集成门极换流晶闸管（IGCT）有迅速取代 GTO的趋势。
集成门极换流晶闸管（IGCT）是将门极驱动电路与门极换流晶闸管GCT集成于一个整体形成的器件。
门极换流晶闸管GCT是基于GTO结构的一个新型电力半导体器件，它不仅与GTO有相同的高阻断能力和低通态压降，而且有与IGBT相同的开关性能，兼有GTO和IGBT之所长，是一种较理想的兆瓦级、中压开关器件。
IGCT芯片在不串不并的情况下，二电平逆变器容量0.5～3MVA，三电平逆变器1～6MVA；若反向二极管分离，不与IGCT 集成在一起，二电平逆变器容量可扩至4. 5MVA，三电平扩至9MVA。
目前IGCT已经商品化，ABB公司制造的IGCT产品的最高性能参数为 4.5kV／4kA，最高研制水平为6kV/4kA[1]。
1998 年，日本三菱公司也开发了直径为88mm的6kV/4kA的GCT晶闸管。