通用型IGBT变频电源的研制
毕业设计_基于IGBT的变频电源设计
毕业设计专业：班级学号：学生姓名：指导教师：二0 年月基于IGBT的变频电源设计Based on IGBT frequency conversion powersource design专业班级：学生姓名：指导教师：系别：20 年月摘要随着电力电子技术的飞速发展和各行各业对电气设备控制性能要求的提高，用电设备对电源的要求越来越高。
许多行业的用电设备都不是直接使用电网提供的交流电作为电源，而是通过各种形式对电网交流电进行变换，从而得到各自所需要的电能形式。
目前，电源正朝着高效率，高稳定度，高功率密度，低污染，模块化发展。
为了满足输出电压和频率可变的逆变电源的基本指标，调制方式上各种新颖的调制技术不断涌现，控制上各种适合于不同要求的逆变器的控制方案被提了出来。
本设计是基于SPWM逆变技术，将由单片机产生的SPWM波输出作为IGBT的驱动信号，最后通过低通滤波,从而在输出端得到一个无失真的正弦信号波形。
为了便于观察输出端的电压值，用数码管监测输出电压值。
此设计电路可以产生频率稳定度、精度高的正弦波。
关键词：变频电源；IGBT；SPWM调制；单片机ABSTRACTAs development and all trades and professions at full speed of electric and electronic technology control the improvement that performance required to the electric equipment, power consuming apparatus have more and more high expectations for power one. Power consuming apparatus of a lot of trades is not all the alternating current using the electric wire netting to offer directly, as the power, but vary the alternating current of electric wire netting through various forms, thus get the electric energy form needed each. At present, power towards high efficiency, high steady degree, high power density, low to pollute, module development. Output voltage and frequency variable going against the basic index which change power in order to meet, modulate way of different novelty modulation technology emerge constantly, control, have various suitable for different control scheme to go against person who become that require mention, come out. Design, based on SPWM go against technology of turning into, output drive signal in IGBT by SPWM wave that one-chip computer produce originally, strain the wave through being low and open finally, thus get one in the output end does not have distorted sine signal wave form. In order to observe the voltage value of the output end, in charge of the number to monitor and outputting voltage value. This is designed circuit can be produced the steady degree of frequency, precision is high and sinusoidal wave.Key Words：Frequency conversion power source；IGBT；SPWM Modulation；Monolithic integrated circuit目录1 引言 (1)2 方案论证与比较 (3)2.1SPWM方案论证与选择 (3)2.2驱动电路的设计方案论证与选择 (4)3 系统组成 (5)4 单元电路的设计 (6)4.1光电隔离电路设计 (6)4.2驱动电路设计 (7)4.3IGBT电路设计 (8)4.3.1 IGBT介绍 (8)4.3.2 桥式电路 (9)4.4低通滤波电路设计 (10)4.5电源电路设计 (11)4.6SPWM单元电路 (12)4.6.1 SPWM发展 (12)4.6.2 SPWM波形生成方法 (13)4.6.3 ATMEGA8单片机介绍 (14)4.6.4 ATMEGA8单片机引脚及功能 (15)4.6.5 ATMEGA8单片机的最小系统电路及软件流程 (17)4.7电压采集单元电路 (19)4.7.1 89S52单片机的管脚说明 (19)4.7.2 ADC0809介绍 (23)4.7.3 ADC0809管脚说明 (23)4.7.4 ADC0809电路及软件流程 (26)5 测试结果 (29)结论 (30)参考文献 (31)附录1 系统电路 (32)附录2 SPWM程序 (33)附录3 电压采集程序 (37)致谢 (41)1 引言众所周知，我们所使用的市电频率是50Hz，但是，在实际生活中，有时需要的电源频率不是50Hz。
电力电子技术的新进展及其应用
电力电子技术的新进展及其应用电力电子技术是当今社会中非常重要的一个领域。
近年来，随着科技的不断进步和人们对环保、节能和高效的需求不断提高，电力电子技术也在不断发展与创新。
本文旨在介绍电力电子技术的新进展以及其在现代社会中的应用。
一、电力电子技术的新进展1、新型IGBT模块的研发IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是电力电子技术中非常重要的一种器件，广泛应用于交流变直流、电机控制、变频调速等领域。
为提高IGBT模块的效率和稳定性，在多项研究中，人们开始关注IGBT模块的结构、工艺和材料等方面的改进。
一种新的IGBT模块是全极面键合技术（full-surface wire bonding technology）制造的。
与传统机械键合技术相比较，全极面键合技术能够提供更大的可靠性和更强的耐久性，其结构也更为简单，更容易集成其他模块或器件。
同时，全极面键合技术也能够提供更高的解决方案种类，以及单一模块上高达12个IGBT芯片的压缩。
这种新型IGBT模块的问世极大程度地提高了电力电子设备的效率与可靠性。
2、新型功率半导体器件的应用功率半导体器件是电力电子技术中最常用的器件之一。
最近在这方面的研究中，可以看到针对某些特殊的应用场合，出现了一些新型的功率半导体器件。
例如，一款新型的硅基氮化镓（GaN）晶体管已经被研制出来，该器件相比传统硅制器件具备更高的开关速度、更高的工作频率、更低的开关噪声、更高的开关效率和更低的导通电阻等优点。
这种器件还能够在800V DC电压、15A的高压、高温环境下稳定工作。
这种新型功率半导体器件的应用，大大提高了电力电子设备的创新能力和发展速度。
二、电力电子技术的应用1、交流变直流电源在交流变直流电源的应用方面，在工业制造和家庭用电方面都有广泛的应用。
利用交流斩波技术，交流电源可以转化成稳定的直流电源，从而为电子设备的正常功能提供电力支持。
igbt的固态高压脉冲电源的设计原理
IGBT的固态高压脉冲电源的设计原理由于脉冲电源有断续供电的特性，在很多领域都获得了广泛的应用，其中高压脉冲电源是系统的核心组成部分。
为了获取高重复频率、陡前沿高压脉冲电源，文中提出了一种基于IGBT的高压脉冲电源，系统主要由高压直流充电电源和脉冲形成电路两部分组成，由DSP作为主控制芯片，控制IGBT的触发和实现软开关技术，并用仿真软件PSIM对高压脉冲电源进行仿真分析，验证了设计思想的正确性。
由于脉冲电源有断续供电的特性，在很多领域都获得了广泛的应用。
比如说高能量物理、粒子加速器、金属材料的加工处理、食品的杀菌消毒、环境的除尘除菌等方面，都需要这样一种脉冲能量--可靠、高能量、脉宽和频率可调、双极性、平顶的电压波形。
无论将此高功率脉冲电源用于何种用途，高压脉冲电源均是其设计的核心部分。
传统的高功率脉冲电源一般采用工频变压器升压，然后采用磁压缩开关或者旋转火花隙来获取高压脉冲，因而大都比较笨重，且获得的脉冲频率范围有限，其重复频率难以调节，脉冲波形易变化，可靠性较低，控制较困难，成本较高。
文中采用固态电器--IGBT来获取高压脉冲波形。
将IGBT 作为获取高压脉冲的电子开关，利用IGBT构成LCC串并联谐振变换器作为高压脉冲电源的充电电源，同时利用IGBT构成全桥组成脉冲形成电路，输出双极性高压脉冲波形。
文中给出了系统结构、系统各个部分功能说明，通过仿真电力电子仿真软件PSIM对LCC充电过程和脉冲形成电路进行仿真分析。
1 高压脉冲电源系统结构1.1 高压脉冲电源的拓扑结构高压脉冲电源常用的主电路拓扑可以归纳为两类：电容充放电式和高压直流开关电源加脉冲生成的两级式两种。
电容充放电式是通过长时间充电、瞬间放电，即通过控制充放电的时间比例，达到能量压缩、输出高压大功率脉冲的目的。
优点是可以输出的脉冲功率和电压等级较高，脉冲上升沿较陡;但是，输出脉冲的精度难以控制，而且重复频率低，因而应用范围比较有限，主要应用在核电磁物理研究、烟气除尘、污水处理、液体杀菌等场合。
IGBT工作原理
IGBT工作原理1. 引言IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种高压、高电流功率开关器件，广泛应用于电力电子领域。
本文将详细介绍IGBT的工作原理，并解释其在电路中的应用。
2. IGBT的结构IGBT由NPN型晶体管和PNP型晶体管组成，中间由绝缘栅层隔开。
NPN型晶体管负责控制电流，PNP型晶体管负责控制电压。
这种结构使得IGBT既具备晶体管的低导通压降特性，又具备MOSFET的高输入阻抗特性。
3. IGBT的工作原理当正向电压施加在IGBT的集电极和发射极之间时，NPN型晶体管的集电结正向偏置，PNP型晶体管的集电结反向偏置。
此时，IGBT处于关断状态，几乎没有漏电流。
当绝缘栅极施加正向电压时，绝缘栅层下的P型区域形成N型沟道，使NPN型晶体管的集电结反向偏置，PNP型晶体管的集电结正向偏置。
这样，IGBT就进入导通状态，电流可以从集电极流向发射极。
4. IGBT的特性4.1 高电压能力：IGBT可以承受较高的电压，通常可达数百伏特至数千伏特。
4.2 高电流能力：IGBT能够承受较大的电流，通常可达几百安培至几千安培。
4.3 快速开关速度：IGBT的绝缘栅极可以控制其导通和关断速度，使其能够快速切换。
4.4 低导通压降：IGBT的导通压降较低，能够减少功率损耗。
4.5 高输入阻抗：IGBT的绝缘栅极具有高输入阻抗，能够降低驱动电路的功耗。
5. IGBT的应用5.1 变频器：IGBT广泛应用于交流电机的变频调速系统中，能够实现电机的高效率运行。
5.2 电力传输：IGBT可用于高压直流输电系统中，提供高效率的电力传输。
5.3 电力电子设备：IGBT可用于电力电子设备的开关电源、逆变器、电流控制器等部分，提高设备的效率和可靠性。
5.4 汽车电子：IGBT可用于电动汽车的电力控制系统中，提供高效率的电力传输和控制。
6. 总结IGBT是一种高压、高电流功率开关器件，具备低导通压降、高输入阻抗等特点。
IGBT模块工艺流程介绍
IGBT模块工艺流程介绍
IGBT模块可以说是在工艺流程中占据非常重要的地位，它的应用非常广泛，几乎在变流系统中都要用到IGBT模块，比如说交流电机、变频器、开关电源等等，都要使用到它，而它能够具有这么强的应用性也是基于它自身有驱动功率小而饱和压降低的优点，那IGBT模块的制造工艺流程是怎么样的呢？
首先，IGBT模块封装是将多个IGBT集成封装在一起，以提高IGBT模块的使用寿命和可靠性，而IGBT模块的市场需求趋势则是体积更小、效率更高、可靠性更高，实现这些技术就有待于IGBT模块封装技术的研发。
目前流行的IGBT模块封装形式有引线型、焊针型、平板式、圆盘式四种，常见的模块封装技术有很多，各生产商的命名也不一样，如英飞凌的62mm封装、TP34、DP70等等。
IGBT模块有3个连接部分，分别是硅片上的铝线键合点、硅片与陶瓷绝缘基板的焊接面、陶瓷绝缘基板与铜底板的焊接面。
这些接点的损坏都是由于接触面两种材料的热膨胀系数相抵触而产生的应力和材料的热恶化造成的。
其次，IGBT模块封装流程分别依次经历一次焊接，一次邦线，接着二次焊接，二次邦线，然后组装，上外壳，涂密封胶，等待固化，最后灌硅凝胶，再进行老化筛选。
这个工艺流程也不是死板的，主要看具体的模块，有的可能不需要多次焊接或邦线，有的则需要，有的可能还有其他工序。
上面也只是一些主要的流程工艺，其他还有一些辅助工序，如等离子处理，超声扫描，测试，打标等等。
以上就是简单的IGBT模块工艺流程介绍，希望以上内容能够对此感兴趣的人士提供一些帮助和收获。
通用变频器原理及应用
3.交流调速传动概述
目前人们所说的交流调速传动，主要是指采用电子式电力变换器对交流电动机的变频调速传动。除变频以外的另一些简单的调速方案，例如变极调速、定子调压调速、转差离合器调速等，虽然仍在特定场合有一定的应用，但由于其性能较差，终将会被变频调速所取代。
交流调速传动控制技术之所以发展得如此迅速，和如下一些关键性技术的突破性进展有关，它们是电力电子器件（包括半控型和全控型器件）的制造技术、基于电力电子电路的电力变换技术、交流电动机的矢量变换控制技术、直接转矩控制技术、PWM（Pulse Width Modulation）技术以及以微型计算机和大规模集成电路为基础的全数字化控制技术等。
通用变频器原理及应用
四川机电职业技术学院.电子电气工程系
学习情境2：变频器的结构、原理分析-1
学习情境2：变频器的结构、原理分析 -1
了解矢量控制变频器基本原理； 认识通用变频器在采用不同分类方法的各类型变频器的特性； 掌握通用变频器的基本结构、原理； 掌握通用变频器的SPWM控制的实现和优势。
通用变频器的发展
60年代中期，普通晶闸管、小功率晶体管的实用化，使交流电动机变频调速也进入了实用化。采用晶闸管的同步电动机自控式变频调速系统、采用电压型或电流型晶闸管变频器的笼型异步电动机调速系统（包括不属变频方案的绕线转子异步电动机的串级调速系统）等先后实现了实用化，使变频调速开始成为交流调速的主流。
据统计，目前变频器中的开关器件，容量为 1500kW以下的采用IGBT；1000～7500kW的采用GTO。
（3）变频装置的高性能化
早期的变频调速系统，基本上是采用U/F控制，无法得到快速的转矩响应，低速特性也不好（负载能力差）。
1971年德国西门子公司发明了所谓“矢量控制”技术。一改过去传统方式中仅对交流电量的量值（电压、电流、频率的量值）进行控制的方法，实现了在控制量值的同时也控制其相位的新控制思想。使用坐标变换的办法，实现定子电流的磁场分量和转矩分量的解耦控制，可以使交流电动机像直流电动机一样具有良好的调速性能。
IGBT的特点、应用及未来的研究方向
IGBT的特点、应⽤及未来的研究⽅向近年来，IGBT被⼴泛关注，随着技术的发展，其应⽤前景被⼴泛看好，作为国家战略性新兴产业IGBT，在很多领域应⽤⼴泛。
什么是IGBT？IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，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。
IGBT的原理IGBT是将强电流、⾼压应⽤和快速终端设备⽤垂直功率MOSFET的⾃然进化。
由于实现⼀个较⾼的击穿电压BVDSS需要⼀个源漏通道，⽽这个通道却具有很⾼的电阻率，因⽽造成功率MOSFET具有RDS(on)数值⾼的特征，IGBT消除了现有功率MOSFET的这些主要缺点。
虽然最新⼀代功率MOSFET 器件⼤幅度改进了RDS(on)特性，但是在⾼电平时，功率导通损耗仍然要⽐IGBT 技术⾼出很多。
较低的压降，转换成⼀个低VCE(sat)的能⼒，以及IGBT的结构，同⼀个标准双极器件相⽐，可⽀持更⾼电流密度，并简化IGBT驱动器的原理图。
IGBT模块的特点与应⽤IGBT模块是由IGBT(绝缘栅双极型晶体管芯⽚)与FWD(续流⼆极管芯⽚)通过特定的电路桥接封装⽽成的模块化半导体产品，封装后的IGBT模块直接应⽤于变频器、UPS不间断电源等设备上。
IGBT模块具有节能、安装维修⽅便、散热稳定等特点，当前市场上销售的多为此类模块化产品，⼀般所说的IGBT也指IGBT模块。
随着节能环保等理念的推进，此类产品在市场上将越来越多见。
三电平igbt驱动电源的优化设计
2.2.1绝缘距离 隔离驱动首先要考虑绝缘要求，对于功能性绝缘， PCB设计需满足以下要求(380V交流系统)： 电气间隙：初级-次级3.2mm,次级-次级2.2mmo 爬电距离：4mmo 2.2.2原理设计 本设计的驱动电压为Vgs(on)=+15V, Vgs(off)= -7.5V,每个IGBT的驱动功率按下列公式计算：
图1三电平逆变系统电源配置
WWW.CA16&C0M 83
伺服控制 SERVO CONTROL
2 IGBT驱动电源的拓扑选择及优化设计
本文选定的驱动电源整体方案框图如图2所示，所 有变压器后级共用输入电路、PWM控制电路和开关管， 然后由PWM控制电路和开关管产生的PWM功率信号 经PCB走线连接到分布于各个IGBT模块的变压器后级 电路产生正负电压给驱动电路供电。
fsw——开关频率 推挽控制器的一个问题是变压器偏磁，采用电流型 控制可以有效防止变压器偏磁的产生。负电压的产生， 通常会采用稳压管的方式，如图3所示，由于釆用电阻 限流会产生额外的功率损耗，同时在实际应用中会存在 烧毁稳压管的现象(如IGBT故障导致的栅极短路等)， 可靠性较差。因此，本文给出的方案是输出采用倍压整 流的方式(如图4),变压器绕组输出-7.5V,通过倍 压整流产生+15V的电压，倍压整流的原理很多文献都 有详细介绍，这里不再详述，其缺点是负载能力较差， 但是对于驱动IGBT这类瞬时功率负载则不存在这个问 题，功率提供主要依靠电容的储能，合理选择电容大小 便可以满足驱动功率要求。
Abstract: This paper introduces the design of the three-level IGBT drive power supply applied to the miniaturized products. The optimized integrated distributed power supply system and push-pull topology are adopted as the main circuit, and the rear stage of the isolation transformer is connected in parallel to each module, and the parameters are reasonably selected through simulation, and the drive power supply con figuration required by the driving IGBT and the EMC is met through the optimization of the layout. Key words: Integrated distributed power supply; Push-pull; Transformer distributed in parallel; EMC
IGBT的驱动电路原理与保护技术
IGBT的驱动电路原理与保护技术IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种功率MOSFET和普通异质结型二极管的复合封装元件，具有高电压承受能力和高输入阈值电压等特点。
IGBT广泛应用于电力电子领域，如变频器、电力传动系统和电力转换等方面。
为了确保IGBT能正常工作，需要设计合理的驱动电路和保护技术。
IGBT驱动电路的原理是将控制信号加在IGBT的栅极上，控制IGBT的导通和关断。
该电路主要由驱动电源、反馈电路、隔离电路和增益电路组成。
驱动电源：将直流电源或交流电源转换为待驱动的IGBT所需的驱动电压和电流。
常用的驱动电源有三相桥式整流电路和离线开关电源。
其中，三相桥式整流电路通过整流变压器将交流电源转换为直流电源，经由滤波电容后供给驱动电路；离线开关电源利用开关电源电路将交流电源转换为恒定的直流电源，再供给驱动电路。
反馈电路：用于检测IGBT的开关状态以及输出电流等参数信息。
常用的反馈电路有隔离放大器和反馈变压器。
隔离放大器通过光电转换和电隔离将输入信号转换为输出信号，并保证输入与输出之间的电气隔离，以确保安全性和稳定性。
反馈变压器是通过变压器将输出信号与输入信号进行隔离和耦合，达到反馈的目的。
隔离电路：用于隔离驱动电源和IGBT的主回路。
通过隔离电路可以避免驱动电源与主回路之间的相互影响，提高系统的稳定性和安全性。
常用的隔离电路有光耦隔离和磁耦隔离。
光耦隔离通过光电转换将输入信号转换为光信号，再由光耦合输出为等效电流信号，实现了输入与输出之间的电气隔离。
磁耦隔离通过变压器的电磁感应将输入信号耦合到输出端，实现输入与输出之间的电气隔离。
增益电路：用于提升输入信号的电平和电流，以满足IGBT的工作要求。
增益电路可以选择共射极放大器、共基极放大器或共集极放大器等。
对于IGBT来说，常用的增益电路是共射极放大器。
增益电路的设计需要考虑输入输出阻抗的匹配、功率损耗和响应速度等因素。
电机控制器IGBT驱动电源的设计
电机控制器 IGBT驱动电源的设计摘要：传统燃油车的高速发展是一把双刃剑，给人类带来便捷的同时也引发了环境污染和能源短缺问题，而纯电动汽车所具备的高效、节能、零排放等优点使其成为当前研究的热点。
电机驱动系统是纯电动车的核心技术之一，高效稳定的电机控制系统能够保证其稳定、可靠运行。
电动汽车电驱动系统中的电机控制器会用到功率开关器件(IGBT)。
功率开关器件快速变化的电压或电流会使电机控制器出现很明显的电磁干扰，如果没有很好地设计和控制，会导致整车的EMI性能变差。
本文根据集成系统发展趋势，设计了一种多功能电机控制器控制架构，突出介绍集成式电机控制器内部主要元件的选型，设计验证了优化设计方案的有效性，具有一定的工程应用价值。
关键词:电动汽车；EMI性能；电机控制器；IGBT1引言电机驱动控制系统是新能源汽车车辆行驶中的主要执行结构，整个驱动系统包括电机驱动系统与其机械传动机构。
随着产能的增大，整车对于高压系统结构原理的设计要求越来越高，电动汽车高压电气的布置，正在一步步向着集成化的方向发展，不仅降低了整车部件布置的难度以及整车的质量，也提高了整车的可靠性，整车控制策略同时相对比较容易实现。
2电机控制器架构原理2.1电气架构设计动力电池提供驱动电源，正负极高压电从动力电池传到集成式电机控制器，经过控制器内部的电源分配，高压电主要分配到IGBT逆变器，把高压直流电转换成高压交流电为主驱电机提供电源，另外一部分分配到辅助高压用电器（本文示例为电除霜设备（PTC）），为其供电。
接触器KM1、KM2与熔断器电阻R1组成预充电路，由于集成电机控制器内部有滤波电容C1，预充电路能够起到限制动力电池接通瞬间对滤波电容C1的充电电流，以保护IGBT逆变器不会因滤波电容C1瞬间的短路电流而损坏。
电除霜设备为电感性用电器，支路电路可以直接开断，只用一个电除霜接触器KM3即可。
集成式电机控制器控制中枢是HCU（高压控制单元），对于控制器外部，HCU是直接与外部电路连接的，外部电路给HCU提供低压电源与唤醒信号，同时HCU与外部电路通过CAN通信交互传递控制命令与检测信息；对于控制器内部，HCU根据霍尔传感器（L1、L2）、电压传感器（V1、V2、V3、V4、V5、V6）、温度传感器（TH2）检测控制器电路的电气温度信息，查看电路状态，同时通过接触器控制电路开闭，已达到控制各高压用电器的目的。
有关igbt原理及应用的书
有关IGBT原理及应用的书简介本文档旨在介绍IGBT（绝缘栅双极型晶体管）的原理和应用，为对IGBT感兴趣的读者提供一个理解该技术的基础。
IGBT是一种常见的功率半导体器件，具有低开关损耗和高电流能力的特点，因此在电力电子设备中得到广泛应用。
IGBT原理解析IGBT是一种混合集成器件，它结合了MOSFET的控制能力和BJT的高电流承受能力。
以下是IGBT的工作原理的基本解析：•绝缘栅：IGBT的绝缘栅层用于控制电流流经通道的情况。
当施加正向电压时，通道会导通，而施加负向电压则使通道截断。
绝缘栅的控制能力使得IGBT能够快速开关，以达到精确的电流控制。
•P型区域：IGBT的P型区域承担着提供主要电流通道的任务。
它负责电子的担当，而N型区域负责洞的担当。
这种P型和N型的结构使得电流能够有效地流经整个器件。
•驱动电压：IGBT的绝缘栅需要适当的驱动电压来实现准确的控制。
通常，这个驱动电压由外部电路提供，以确保IGBT的正常开关操作。
IGBT应用领域IGBT由于其在功率电子领域的独特优点，广泛应用于各种设备和系统中。
以下是IGBT应用的一些典型领域：1.变频电源–工业电机驱动：IGBT在电机控制系统中被广泛使用，可以提供高效率、可靠性和精确的速度控制。
–高压变频器：IGBT可以在高压范围内实现频率调节，例如高压输电系统。
2.交流电动汽车–电动汽车驱动系统：IGBT在电动汽车的驱动系统中发挥着至关重要的作用。
它们可以控制电动机的启动、停止和速度调节，同时提供高效能的电力转换。
–充电桩：IGBT在电动汽车充电桩中用于电流控制和保护电池。
3.可再生能源–风能和太阳能发电系统：IGBT用于控制逆变器，将直流电能转换为交流电能，并将其注入电网。
这有助于优化电力系统的稳定性和可靠性。
4.工业自动化–变频器：IGBT被广泛用于控制电机的转速和扭矩。
这在工业自动化中发挥着至关重要的作用，可以实现高效能的运行和精确的生产过程控制。
变频器igbt工作原理和作用
变频器IGBT工作原理和作用变频器是一种能够改变电机供电频率以控制转速的电气设备，而IGBT （Insulated Gate Bipolar Transistor）作为变频器中核心的控制元件之一，发挥着重要的作用。
本文将介绍变频器IGBT的工作原理和作用。
一、IGBT的基本结构IGBT是一种三极型功率半导体器件，其结构包括P型区（汇流极）、N型区（发射极）和N+型区（栅极）。
通过控制栅极电压来控制其导通和截止状态，从而实现功率的调节和控制。
二、IGBT的工作原理1.导通状态：当在栅极施加正向电压时，形成导通的电场，使得P-N结之间的耗尽区扩展，IGBT导通。
此时电流可以顺利通过IGBT进行功率传递。
2.截止状态：当在栅极施加负向电压或零电压时，耗尽层恢复正常，IGBT截止，电流无法流经。
3.开关特性： IGBT具有开关速度快、损耗小的特点，可以进行高频开关控制，适用于变频器等高效能电源控制设备。
三、变频器中IGBT的作用1.频率调节：变频器通过控制IGBT导通和截止时间来改变输出频率，实现对电动机转速的调节，从而满足不同负载条件下的运行要求。
2.电流控制：通过控制IGBT的导通角度和导通时间，可以实现对输出电流的精确控制，保证电动机运行的稳定性和效率。
3.节能减耗：变频器利用IGBT进行电能调节，可以根据实际负载情况调节输出功率，实现节能减排的目的，提高电动机的使用效率。
结论IGBT作为变频器中的重要组成部分，通过控制其导通和截止状态，实现对电动机的频率和电流等参数进行精准调控，提高了电动机的效率和性能，同时也减少了能源的消耗。
深入了解变频器IGBT的工作原理和作用，有助于更好地应用和维护这一关键设备。
功率模块IGBT、IPM、PIM性能综述说明书
功率模块IGBT、IPM、PIM 的性能及使用时有关问题的综述1 IGBT主要用途IGBT是先进的第三代功率模块，工作频率1-20KHZ，主要应用在变频器的主回路逆变器及一切逆变电路，即DC/AC变换中。
例电动汽车、伺服控制器、UPS、开关电源、斩波电源、无轨电车等。
问世迄今有十年多历史，几乎已替代一切其它功率器件，例SCR、GTO、GTR、MOSFET，双极型达林顿管等,目今功率可高达1MW的低频应用中，单个元件电压可达4.0KV（PT结构）— 6.5KV（NPT结构），电流可达1.5KA，是较为理想的功率模块。
追其原因是第三代IGBT模块，它是电压型控制，输入阻抗大，驱动功率小，控制电路简单，开关损耗小，通断速度快，工作频率高，元件容量大等优点。
实质是个复合功率器件，它集双极型功率晶体管和功率MOSFET的优点于一体化。
又因先进的加工技术使它通态饱和电压低，开关频率高（可达20KHZ），这两点非常显著的特性，最近西门子公司又推出低饱和压降（2.2V）的NPT—IGBT性能更佳，相继东芝、富士、IR、摩托罗拉亦已在开发研制新品种。
IGBT发展趋向是高耐压、大电流、高速度、低压降、高可靠、低成本为目标的，特别是发展高压变频器的应用，简化其主电路，减少使用器件，提高可靠性，降低制造成本，简化调试工作等，都与IGBT有密切的内在联系，所以世界各大器件公司都在奋力研究、开发，予估近2-3年内，会有突破性的进展。
目今已有适用于高压变频器的有电压型HV-IGBT，IGCT，电流型SGCT等。
2 关断浪涌电压在关断瞬时流过IGBT的电流，被切断时而产生的瞬时电压。
它是因带电动机感性负载(L)及电路中漏电感(Lp)，其总值L*p = L + Lp则Vp* = Vce + Vp而Vp = L*p di/dt在极端情况下将产生Vp* Vces（额定电压）导致器件的损坏发生，为此要采取尽可能减小电感(L)，电路中的漏电感(Lp)—由器件制造结构而定，例合理分布，缩短到线长度，适当加宽减厚等。
IGBT三相逆变电源的设计
摘要本文设计了一种以微处理器89C51为核心，SPWM控制器SA4828为主体的数字逆变测试电源系统。
该电源采用全数字化控制，结构简单，控制灵活，为测试电源产品的开发给出了一种全新的设计方法。
智能化控制是目前国内外的一个研究热点，本设计中控制核心采用性价比高的C51系列单片机。
采用高速度，高性能的微处理器进行处理存储和比较，实现一些高效率的控制方法，同时实施迅速有效的保护功能。
在调制方法上采用流行的脉宽调制SPWM，为了改善设备的性能，提高设备的效率，采用了先进的数字化控制脉宽调制芯片SA4828代替原来的模拟控制脉宽调制芯片HFT-4752，SA4828是Mite公司生产三相SPWM 波形产生器，它可提供高质量，全数字的三相脉宽调制波形，同时为了提高驱动与保护的快速性与准确性，采取了高性能的驱动保护芯片。
在供电电路上采用JS158，满足专为设计逆变装置而又使用IPM的嵌入式系统级开关电源。
文中介绍SA4828的原理及其应用在逆变器中的软硬件设计方法。
结果表明，采用了本文设计的数字化控制的逆变测试电源可以获得稳定的电压输出，符合一台测试电源的设计要求。
数字化的测试电源最终实现了自动调节、自动检测、自动诊断和自动保护等功能，基本实现了智能控制的要求。
关键词：正弦脉宽调制(SPWM)，SA4828，逆变，IGBT，89C51AbstractWe design a microprocessor 89C51 as the core, SPWM controller SA4828 as the main body of the digital inverter test power source the power supply adopts the full digital control, the structure is simple,Flexible control for testing the development of power supply products. A new design method is given intelligent control is a hot research topic at home and abroad, the design cost-effective C51 series single chip microcomputer as control core used in,high speed, high performance microprocessor for processing Storage and comparison, some efficient control methods, and at the same time quickly and efficiently protect function on the modulation method uses the popular, a string of pulse width modulation SPWM, to improve the performance of the equipment, to improve the efficiency of the equipment, adopts the advanced digital control PWM chip SA4828 instead of the original analog control PWM chip HFT-4752, SA4828 is Mite company produces three-phase SPWM waveform generator, it can bring high-quality, full digital three-phase PWM waveform, at the same time in order to improve the rapid leaf and the accuracy of driver and protection, took a high-performance drive protection chip . In the power supply circuit adopts JS158, is enough for design and using IPM inverter device embedded system level switch power supply in this paper, the principle and application of SA4828 soft in the inverter. Hardware design method, the results show that the adopted in this paper, the design of digital control inverter test power source can obtain steady feet, voltage output, can meet the demands of a set of test power supply a meter digital test power finally realizes the automatic adjustment, automatic detection, automatic diagnosis and automatic protection function, basically achieved the requirement of intelligent control.Keywords: sine pulse width modulation (SPWM), SA4828, inverter, IGBT,89C51目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (1)1.1课题的背景 (1)1.2电源技术的发展概况 (2)第2章逆变电路的基本原理 (4)2.1 IGBT管的基本原理与特性 (4)2.1.1 IGBT的工作原理 (4)2.2逆变技术及其原理 (9)2.2.1现代逆变技术的分类 (10)2.2.2逆变电路的基本工作原理 (11)2.2.3电力器件的换流方式 (11)2.2.4三相电压型逆变电路 (12)2.3SPWM控制技术及其原理 (15)2.3.1 SPWM控制的基本原理 (15)第3章系统硬件设计 (18)3.1系统总体介绍 (18)3.2系统主电路设计 (20)3.2.1输入EMI滤波器的设计 (21)3.2.2输入整流滤波电路的设计 (23)3.2.3逆变器和输出滤波电路的设计 (24)3.2.4 RCD缓冲电路的设计 (26)3.3采样电路及A/D转换电路 (30)3.4SPWM波产生芯片SA4828及其应用 (33)3.4.1 SA4828工作原理 (33)3.4.2 SA4828与单片机的连接 (35)3.4.3 SA4828的编程 (36)3.5IGBT驱动电路EXB841 (40)3.5.1IGBT驱动电路的要求 (40)3.5.2.集成化IGBT专用驱动器EXB841 (43)3.5.3使用EXB841应该注意的一些事项 (45)3.6系统保护电路设计 (45)3.7辅助电源电路的设计 (48)第4章系统软件的设计 (50)4.1系统控制程序设计 (50)4.2软件抗干扰技术 (52)结论 (54)致谢 (55)参考文献 (56)附录A:第1章绪论1.1课题的背景随着各国工业与科学技术的飞速发展，在将来工业高度自动化的情况下，计算机技术、电力电子技术及自动控制技术将成为三种最重要的技术。
IGBT的三电平控制原理
三电平大功率通用变频器的研制发布:2011-09-07 | 作者: | 来源: wanghuixiang | 查看:601次| 用户关注：1、引言在实际工业中，因装置容量的规模越来越大，而在能量变换中发挥关键的功率器件所能承受的通断电压和通态电流却受到现有功率半导体制作水平的限制，促使人们从逆变拓扑结构方面展开研究以满足实际需要。
自日本长冈科技大学的南波江章(A.Nabae)等人于1980年在IEEE工业应用年会提出三电平中点箝位式结构以来，这种拓扑结构在实际工业现场获得了广泛的应用[1]。
与普通两电平逆变器相比三电平逆变器具有如下的优点：(1)在直流母线1、引言在实际工业中，因装置容量的规模越来越大，而在能量变换中发挥关键的功率器件所能承受的通断电压和通态电流却受到现有功率半导体制作水平的限制，促使人们从逆变拓扑结构方面展开研究以满足实际需要。
自日本长冈科技大学的南波江章(A.Nabae)等人于1980年在IEEE工业应用年会提出三电平中点箝位式结构以来，这种拓扑结构在实际工业现场获得了广泛的应用[1]。
与普通两电平逆变器相比三电平逆变器具有如下的优点：(1) 在直流母线电压一定的情况下，开关器件的耐压等级减小一半；(2) 在同等开关频率下，三电平逆变器输出电压的谐波含量降低50%；(3) 采用相同功率等级的开关器件，输出功率可以提高一倍。
针对轧钢机，本文研制了690V/600kW大功率变频器，主电路采用三电平二极管箝位式拓扑结构，开关器件采用IGBT，采用光纤进行驱动信号的传输，调制方式为三电平空间电压矢量PWM(SVPWM)。
装置中采用了有效的中点电压平衡措施，有过流、短路等保护功能。
同时，根据对三电平变频器输出电压阶梯波形的分析，得出了三电平逆变器输出电压的谐波特性，概括了谐波分布的一般规律，所得到的结论对于调制策略的应用具有实际指导意义。
2、主回路的组成本文研制的变频器装置采用三电平逆变器拓扑结构，三电平大功率通用变频器系统结构框图，主回路主要包括移相变压器、12脉冲整流桥、功率单元和预充电电路，下面分别加以介绍：(1) 移相变压器：为了降低输入谐波电流，移相变压器实行多重化设计，2套副边绕组，分为2个不同的相位组，分别采用星形和三角形联结，构成相位相差30o、大小相等的两组电压加到整流桥上。
变频器硬件设计方案
一．设计思路通用型变频器的硬件电路主要由3部分组成:整流电路、开关电源电路以及逆变电路。
整流电路将工频交流电整流为直流,并经大电容滤波供给逆变单元; 开关电源电路为IPM和计算机控制电路供电;逆变电路是由PM50RSA120组成。
二．控制回路 1.整流电路整流电路中,输人为380V工频交流电。
YRl〜YR3为压敏电阻,用于吸收交流侧的浪涌电压，以免造成变频器损坏。
输人电源经二极管整流桥6R130G-160整流为直流，并经电的作用。
发光二极管用于指示变频器的工作状态。
Rl是启动过程中的限流电阻，由El〜E4大电容滤波后成为稳定的直流电压,再经电感和电容滤波后作为逆变单元和开关电源单元的电源。
R2和R3是为了消除电容的离散性而设置的均压电阻，同时还起到放于E1〜E4容量较大，上电瞬间相当于短路，电流很大,尺l可以限制该电流大小，电路正常状态后由继电器RLYl将该电阻短路以免增加损耗。
继电器的控制信号SHORT来自于计算机,上电后延时一定时间计算机发出该信号将电阻切除。
R1应选择大功率电阻,本电路中选择的是20W的水泥电阻，而且为了散热该电阻安装时应悬空。
电路中的+5V、+12V和±15V电压是由开关电源提供的电压。
LVl是电压传感器,用于采集整流电压值，供检测和确定控制算法用。
UDCM是电压传感器的输出信号。
通过外接插排连接至外接计算机控制电路。
2.开关电路输出电压进行变换,为IPM 模块和外接的计算机控制电路提供电源,提供的电压为土该电路主要由PWM控制器TL3842P、MOSFETK1317和开关变压器组成, 其功能是对整流电路的流15V、+1直2V、+5v。
3.IPM 的控制电路在电路中，HCPL4504是高速光耦，隔离计算机信号与变频器控制板，LM 、UM 是算机输入，控制对应的IGBT 导通的控制信号,VNI 、WN 、F0、VNC 为对应IGBT 的信号引脚。
P521是光电隔离器件,其输出信号FOUT 是错误信号,表明IPM 内部 出现错误，通过计算机响应进行错误处理。
单片机毕业论文-基于IGBT的变频电源设计
毕业设计（论文）任务书教研室（学科组）主任签字：毕业设计开题报告基于IGBT的变频电源设计系别：班级：学生姓名：指导教师：20 年月日附页：开题报告基于IGBT的变频电源设计一．选题依据：电源设备广泛应用于科学研究、经济建设、国防设施及人民生活等各个方面，是电子设备和机电设备的基础，它与国民经济各个部门相关，在工农业生产中应用的最为广泛。
可以说，凡是涉及电子和电工技术的一切领域都要用到电源设备，它不仅提供优质电能，还对科学技术的发展产生巨大的影响。
所有用电设备对供电电压、频率、功率都有一定的要求。
如一般的电子设备要求电网220V电压的变化在±10%以内频率50Hz供电系统的功率要足够的大，如果达不到这个要求，设备就不能保证正常工作，甚至可能损坏。
一些精密电子仪器对电压稳定、频率、功率的要求更为严格。
变频电源正是为满足负载的稳压、频率、功率需求而产生的，其功能是在输入电压或负载在一定范围内变化时自动保持输出电压、功率基本不变并且频率不随负载的性质而变化。
变频电源已形成了一个独立的技术领域和一个巨大的市场，在工业、科研、国防等各个方面得到越来越广泛的应用。
现在，电源技术的发展使得用新型、高效的开关电源取代传统电源已成为必然。
传统的稳压电源一般都是线性电源，这种电源效率低、体积大。
随着技术的发展，开关电源的开关频率越来越高，使得电源的小型、轻量化成为可能。
电源工作在开关状态，从原理上讲是低损耗的。
本课题设计的基于IGBT的变频电源设计就是用新型的开关电源取代传统电源，其特点就是效率高、体积小、保护完善等。
变频电源的分类：●根据输出波形方式，可分为正弦波、方波、三角波等。
●根据输出功率大小方式，可分为大功率、中功率、小功率等。
二．变频电源组成：电源功能及整体结构市电单相电压(220V)经整流滤波后供给逆变电路，IGBT在驱动信号作用下将整流滤波后的直流电变成一定电压、一定频率的交流电，经隔离滤波后供给负载。
变频器原理及应用
• 在用于驱动电动机的逆变器电路中，为使IGBT能够稳定工作，要求IGBT
的驱动电路采用正负偏压双电源的工作方式。
• 为了使驱动电路与信号电隔离，应采用抗噪声能力强，信号传输时间端
的光耦合器件。
• 基极和发射极的引线应尽量短，基极驱动电路的输入线应为绞合线 • 为抑制输入信号的振荡现象，基极和发射极并联一阻尼网络。 • 驱动电路的输出级采用互补电路的形式以降低驱动源的内阻，同时加速
• c)图中，将两个RCD缓冲电路分别用在两个桥臂上，该电路将
电容上过冲的能量部分送回电源，因此损耗较小，广泛应用于 200A以上的大容量IGBT。
（2）IGBT的保护
• 过电流保护措施主要是检测出过电流信号后迅速切断栅极控制信号来
关断IGBT。
实际使用中，要求在检测到过电流后，通过控制电路产生负的栅极 驱动信号来关断IGBT。只要IGBT的额定参数选择合理，10内的过电流 一般不会使之损坏。
• 采用集电极电压识别方法的过流保护电路。
•集电极电压识别方法的过流保护电路
为了避免IGBT过电流的时间超过允许的短路过电流时间，保护电路 应当采用快速光耦合器等快速传送组件及电路。
• 检测发射极电流过流的保护电路。
三、脉宽调制（PWM）型逆变电路
1．PWM控制的基本原理
•在采样控制理论中有一个重要结论：冲量（脉冲的面积）相等而形状
输入阻抗，因此IGBT对栅极电荷非常敏感，故驱动电路必须很可 靠，保证有一条低阻抗值的放电回路，即驱动电路与IGBT的连线 要尽量短。
②用内阻小的驱动源对栅极电容充放电，以保证栅极控制电压UCE
有足够陡的前后沿，使IGBT的开关损耗尽量小。另外，IGBT开通 后，栅极驱动源应能提供足够的功率，使IGBT不退出饱和而损坏。 ③驱动电路中的正偏压应为+12~+15V，负偏压应为-2~-10V。
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效率 > 80 %
6 结 论
IDM = ( Ucep - Ud) / Rs
(13)
常选 2～3 倍 IDM的快速软恢复二极管 。
(5) 合理选择器件等级和开关频率
IGBT 功率模块电流等级参考下式选取 :
ic = N Po/ (ηDmax Udmin)
(14)
式中 Po ———额定输出功率 N ———功率裕量系数
η ———效率
2 主电路和系统控制结构
2. 1 变频电源的主电路结构 主电路结构如图 1 所示 。J S 为软启动控
制 ,避免上电时浪涌电流对整流模块的冲击 。
图 2 主电路输出 SPWM 脉冲波频谱图
输出滤波网络采用常 K型两元件低通滤波
器[5] 。滤波元件 L 、C 的参数按下式选取 :
L = R/ (πf c)
冲电路采用阻止放电型结构 ,如图 6 所示 。各
参数按下列关系选取 :
Cs = [ Io/ ( KUcep - Ud) ]2 L s
(11)
式中 L s ———引线电感 ,以 1μH/ m 计
Io ———IGBT 最大脉冲电流值
K ———额定减小系数 ,非重复时 K = 1 ,
重复时 K = 0. 8
+
i·ddαiD2is
+
1
(9)
将 (7) 、(8) 代入 (9) 且考虑 ie1 = ie2 = i ,有 :
di d iDis
=
1
-
1 (αs1 +αs2)
(10)
由上式可看出 ,擎住发生时 αs1 + αs2 = 1 。
此时与静态的 α1 、α2 无关 。管电流随 iDis位移
电流迅猛增加 ,关断时重加 d v/ d t 最为有害 。
关断 IGBT。
何措施 ,稳定可靠 。
© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reser98 年第 4 期 1998. 11
图中 Upc 经反馈环节处理送至 N1 的反相 端 ,调节参考正弦的对称性 ,以防止由于 IGBT 的离散性 (如开关速度 、管压降) 及外部驱动条 件的不一致性引起的输出变压器正 、负向偏磁 而饱和 。
单相 4kW 变频电源 : 输入 50Hz ,380V , ±10 % 输出 单相 115V/ 230V , ±10 %可 调 电压调整率 < 1 % 输出波形 正弦波 ,THD < 3 % ,单次谐 波 < 2 % 频率 400Hz , ±30Hz 可调 过载能力 120 % ,10 分钟
摘要 :提出的 IGBT 通用变频电源 ,已完成了实用化和系列化 。详述了该装置的主电路 ,控制系统结 构 ,以及擎住效应 ,变压器偏磁的抑制方法 。给出了控制电路 、驱动电路 、保护电路的设计原则和单相 4kW 变频电源的主要技术指标 。
Abstract :The general inverter using IGBTs is presented ,of which the practice and series have been realized. The structure of the main circuit and control system as well as the suppression methods of the latch2up effect and biase of transformer are discussed in detail. The design scheme of control circuit ,drive circuit and protection circuit are de2 scribed. Mainly technical criterions of simple2phase 4kW inverter are given.
发生破坏性损坏 。
3. 3 动态擎住效应
考虑结电容的等效电路如图 4b 所示 , IGBT
在关断时 J2 结因反偏几乎承受着全部高压 。
结电容 Cj2 影响最大 ,仅考虑 Cj2 的影响 。重加
d v/ d t 使 Cj2产生位移电流 iDis :
iDis∝d v/ d t
(3)
擎住发生时有如下关系 :
由于 EXB 系列厚膜驱动电路存在许多不 完善之处 ,因此采用自行设计的驱动电路 。该 电路具有驱动可靠 ,过流 、短路时缓关断 ,保护 信号记忆 ,根据过载的轻重可自编程保护时间 等功能 。长期运行及试验表明 ,当负载或桥间 短路 、直通时都能有效地保护 IGBT 模块的安 全[3] 。
5 主要技术指标
《电力电子技术》1998 年第 4 期 1998. 11
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通用型 IGBT 变频电源的研制
Development of the General Inverter Using IGBTs 空 军 雷 达 学 院 吴保芳 罗文杰 姚国顺 (武汉 430010) 解放军通讯工程学院 王友军 (南京 210016)
(6)
对于 VT1 管 :
dα1 d iDis
=
αs1
i e1
·d ie1 d iDis
-
α1 ·d ie1 ie1 d iDis
(7)
对于 VT2 管 :
图 5 IGBT 擎住电流与温度的关系
(2) 选择合理的驱动条件 IGBT 的动静态特性与门极驱动条件密切 相关 。正反向驱动电压 ±Uge 、门极电阻 Rg 对 IGBT 的饱和压降 、开关损耗 、短路耐量等都有 不同程度影响 。经验表明 ,正向驱动以 13V ≤ Ug ≤15V ,反向驱动以 - 7V ≤- Uge ≤- 5V 为 宜 。在开关损耗允许的情况下 , Rge 应适当选
图 6 逆变桥臂的缓冲电路 实测电压尖峰ΔU = Ucep - Ud <
100V ,缓冲效果比较明显 。
(4) 过流或短路故障时应使 IGBT 缓
关断
故障 情 况 下 , 由 于 关 断 时 随 着
MOSFET 沟 道 的 减 小 , 电 流 会 流 过
Rp ,使 Up 升高 , IGBT 可能会进入擎
随温度的升高而下降 ;p + 区的横向电阻 RP 随 温度升高而增大 ,二者的影响均促使擎住电流
下降 。
图 4 IGBT 的等效电路
此时应为动态 α,若不考虑 α随电压的变化 ,仅
考虑电流对其影响 ,则动态 αs 定义为 :
αs = d ic/ d ie =α+ ie·(dα/ d ie)
(5)
由上式得 :dα/ d ie =αs/ ie - α/ ie
图 3 系统控制框图 图中 Uge ———电压给定 Upc ———偏磁校正 Igd ———电流给定 Uxl ———限流给定
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《电力电子技术》1998 年第 4 期 1998. 11
图 7 控制电路基本框图和波形 (R4 = R5)
住 。而简单快速地关断 IGBT ,会产生
较大的 d i/ d t 和 d v/ d t ,也可能促使 IGBT 进入
因为三角波载波的斜边是与参考正弦在台
擎住 。应该在 IGBT 耐量允许的前提下 ,设法缓 阶处相交 ,比较器不存在抖动问题 ,不需附加任
Uc ———正弦波控制电压
3 擎住效应及防护技术[1 ,2]
3. 1 擎住效应
IGBT 由四层 PNPN 组成 ,内部形成一个寄
生晶闸管 ,有可能由于再生作用而发生擎住 。
IGBT 的擎住效应有两种模型 :稳定导通时的静
态擎住及关断时产生的动态擎住 。
3. 2 静态擎住效应 IGBT 的等效电路如图 4a 所示 。α1 、α2 分
i = (α1 +α2) i + iDis
(4)
dα2 d iDis
=
αs2
i e2
·d ie2 d iDis
-
α2 ·d ie2 ie2 d iDis
(8)
IGBT 管电流随位移电流变化由 (4) 得 :
di d iDis
= α1 ·ddiDi i s
+ α2
di d iDis
+
i
·dα1 d iDis
别是 VT1 和 VT2 的电流放大系数且为电压电流 的函数 。如果 α1 增大 ,通过 P 基区的空穴电流 Ih 也增大 , 当 Up = Ih Rp > 0. 7V 时 ,NPN 管开 通 ,VT1 、VT2 发生正反馈 。已知当 α1 + α2 = 1 时 ,IGBT 被擎住 ,栅极失去控制作用 。IGBT 将
叙词 :正弦脉宽调制/ 擎住效应 偏磁 绝缘栅双极晶体管 变频电源 Keywords :SPWM;latch - up effect ; biase ; IGBT; inverter
1 引 言
目前 ,一些设备仍沿用传统的 400Hz 变频 机组供电 ,具有笨重 、效率低 、噪声大 ,动态品质 差 、输出波形差等缺点 。用静止变频电源取代 它是发展的必然趋势 。早期的晶闸管静止变频 电源虽然克服了变频机组的许多缺点 ,但晶闸 管的关断依赖负载或附加的关断电路 ,控制复 杂 ,动态性能不理想 ,在技术性能上很难有新的 突破 。本文提出的变频电源 ,从根本上克服了 上述弊端 ,是一种性能优良的静止变频电源 。
Dmax ———最大占空比 Udmin ———最低直流高压
高速型 IGBT 的优选频率范围是 10～15kHz
(硬开关) 。开关频率太高 ,管耗大 ,温升高 ,可