IGBT中频电源原理
igbt的工作原理
igbt的工作原理IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种广泛应用于电力电子领域的功率半导体器件，它结合了场效应晶体管（MOSFET）和双极型晶体管（BJT）的优点，具有高电压、高电流和高速开关特性。
IGBT的工作原理是指其在电路中的工作方式和特性，下面将详细介绍IGBT的工作原理。
当IGBT处于关断状态时，它的栅极和集电极之间的通道是关闭的，没有电流通过。
当施加正向电压到栅极时，栅极和发射极之间形成一个PN结，使得集电极和发射极之间的通道导通，电流开始流动。
IGBT的导通过程可以分为三个阶段，开启、饱和和关断。
首先是开启阶段，当正向电压施加到栅极时，栅极和发射极之间的PN结被击穿，形成导通通道。
此时，IGBT的电流开始增加，但电压降低。
接下来是饱和阶段，当电流继续增加时，IGBT的电压降低到一个稳定的值，此时IGBT处于饱和状态。
在饱和状态下，IGBT的电压降低到很小的值，电流可以自由地通过。
最后是关断阶段，当施加负向电压到栅极时，PN结被截断，IGBT的导通通道关闭，电流停止流动。
IGBT回到关断状态，等待下一次开启。
IGBT的工作原理可以用简单的模型来描述，当栅极电压施加时，形成PN结，使得集电极和发射极之间的通道导通，电流开始流动；当栅极电压去除时，PN结截断，导通通道关闭，电流停止流动。
这种工作原理使得IGBT在电力电子领域得到广泛应用，如变频空调、电动汽车、工业控制等领域。
总的来说，IGBT的工作原理是通过控制栅极电压来控制集电极和发射极之间的通道导通和截断，从而实现电流的控制和开关。
IGBT具有高电压、高电流和高速开关特性，是电力电子领域中不可或缺的器件之一。
希望通过本文的介绍，能够让大家对IGBT的工作原理有一个更加清晰的认识。
IGBT工作原理
IGBT工作原理IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种重要的功率半导体器件，广泛应用于高压、高频率和高电流的电力电子系统中。
本文将详细介绍IGBT的工作原理，包括结构、工作过程和特性。
一、结构IGBT由P型衬底、N+型外延区、N型沟道区、P型沟道区和N+型漏极组成。
其中，P型衬底和N+型外延区形成PN结，N型沟道区和P型沟道区形成PNP结，N+型漏极是电流输出端。
二、工作过程1. 关态：当控制端施加正向电压时，PN结正向偏置，PNP结反向偏置。
此时，P型沟道区的空穴和N型沟道区的电子被吸引到PNP结的N型区域，形成导电通道。
电流从漏极流向源极，IGBT处于导通状态。
2. 开态：当控制端施加负向电压时，PN结反向偏置，PNP结正向偏置。
此时，导电通道被截断，电流无法通过，IGBT处于截止状态。
3. 开关过程：IGBT从关态到开态的过程称为开启过程，从开态到关态的过程称为关断过程。
在开启过程中，控制端施加正向电压，PN结逐渐正向偏置，导电通道逐渐形成，电流逐渐增大。
在关断过程中，控制端施加负向电压，PN结逐渐反向偏置，导电通道逐渐截断，电流逐渐减小。
三、特性1. 高电压能力：IGBT具有较高的耐压能力，可以承受较高的电压。
这使得IGBT在高压应用中具有优势，如电力变换器、电力传输系统等。
2. 高频特性：IGBT具有较高的开关速度和频率响应，适合于高频率应用。
这使得IGBT在交流电动机驱动、变频器等领域得到广泛应用。
3. 低开启压降：IGBT的开启压降较小，能够减少功率损耗。
这使得IGBT在低功率应用中具有优势，如电源、逆变器等。
4. 温度特性：IGBT的工作温度范围较广，能够在较高的温度下正常工作。
这使得IGBT在高温环境下的电力电子系统中具有优势。
总结：IGBT是一种重要的功率半导体器件，具有高电压能力、高频特性、低开启压降和良好的温度特性。
它的工作原理基于PN结和PNP结的正向和反向偏置，通过控制端的电压来实现导通和截断。
解析IGBT管特点_工作原理与保护电路_一_
伏上升到电源电压（在此期间通态电流保持不变），产 相关时，把导通损耗定义为功率损耗是可行的。这三者
生很大的电压应力 ｄｕ／ｄｔ，这将严重地威胁到 ＩＧＢＴ 管长期工作的可靠性。在电路设计中，通过在栅极驱动
之间的表达式为：Ｐｃｏｎｄ＝ＵＣＥ×ＩＣ。开关损耗与 ＩＧＢＴ 管 的换向有关，但是主要与工作时的总能量消耗 Ｅｔｓ 相
少子导电器件，开关特性受少子的注入和复合以及栅 度地降低功耗，根据终端设备的频率以及应用中的电
极驱动条件的影响较大。在实践中，考虑到电容的密勒 平特性，应选择不同的器件。
效应，栅极驱动电路的驱动能力应大于手册中规定值
6. IGBT管损坏的原因及对策
的 ２～３ 倍。
ＩＧＢＴ 管在使用过程中，经常受到容性或感性负载的
（５）安全工作区特性。少子器件在大电流高电压开 冲击，发生过负荷甚至负载短路等，可能导致 ＩＧＢＴ 管损
中频电阻焊机电源的IGBT保护
中频电阻焊机电源的IGBT保护
引言
电阻焊是一种重要的焊接工艺，具有生产效率高、成本低、节省材料和易于自动化等特点。
IGBT是一种用MOS管来控制晶体管的电力电子器件，具有电压高、电流大、频率高、导通电阻小等特点。
本文从实际应用出发，总结了过压、过流与过热保护的相关问题和各种保护方法，适用性强、应用效果好。
中频电阻焊机逆变电源
中频逆变直流电阻焊机的供电电源是由三相工频交流电源经整流电路和滤波电容转换成直流电源，再经由功率开关器件组成的逆变电路转换成中频方波电源，然后输入变压器降压后，经低管压降的大功率二极管整流成直流电源，供给焊机的电极，对工件进行焊接(见逆变器通常采用电流反馈实现PWM，以获得稳定的恒定电流输出，电路原理和波形如
保证IGBT在安全工作范围内并处于较好状态下，是提高整机可靠性的
关键技术，而对IGBT的保护，主要包括过电流保护，过电压保护和IGBT过
热保护。
IGBT的保护措施
IGBT的过电流保护
IGBT的大功率管通常只能承受10μs以下的短路电流，当IGBT遇
到过流或短路时，若不加保护或保护不当，就会使IGBT损坏。
M57962AL是IGBT专用驱动模块，它采用双电源驱动结构，内部集成
有2500V高隔离电压的光耦合器和过电流保护电路，以及过电流保护输出信号端子和与TTL电平相兼容的输入接口，本文主要应用M57962AL来实现驱动。
中频炉电源的工作原理
中频炉电源的工作原理1.整流整流管是指能够将电流只通过一个方向的电子元件，常用的整流管有硅二极管和功率电子器件IGBT。
在整流过程中，交流电源经过整流管变成了具有脉动的直流电，并且其波形还存在较多的谐波成分。
2.滤波在整流后的直流电中，还含有很多高频谐波成分，需要通过滤波装置去除这些高频谐波，以保证逆变桥路的电压稳定性。
滤波装置主要由滤波电容和滤波电感组成。
滤波电容的作用是将电压的脉动通过电容的恒流性，变成电压的脉动量小，稳定性好的直流电。
滤波电感的作用是在直流电路中产生储能的磁场，用以抵消电流脉动。
滤波的过程经常采用LC滤波器，也可以采用RLC滤波器。
LC滤波器主要由滤波电感和滤波电容串联组成，对于不同频率的谐波具有不同的阻抗作用，可以很好地去除谐波成分。
3.逆变将经过滤波的直流电转换为交流电是中频炉电源的主要功能。
逆变电路是实现这一过程的核心部分，其主要是通过变换器来实现上述转换。
变换器一般采用全控桥式逆变电路，也称为逆变桥路。
逆变桥路由四个功率管和四个二极管组成，根据输入的直流电压和输出的交流电压波形要求，控制功率管的导通和关断，从而控制输出的电压和频率。
逆变桥路有两种常见的工作方式，分别是全控方式和半控方式。
全控方式通过调整功率管的触发角来控制其导通时间，从而实现输出的电压和频率的控制；半控方式只通过调整直流侧的电弧电压来实现对输出电压的控制，频率则通过变压器比变实现。
逆变桥路的工作原理是将输入的直流电通过功率管的导通和关断，通过变压器的变比转换，并采用三相全桥连接的方式输出三相交流电。
综上所述，中频炉电源的工作原理主要包括整流、滤波和逆变三个步骤。
通过整流将交流电转换为直流电，通过滤波去除直流电中的高频谐波成分，最后通过逆变将直流电转换为交流电供给中频炉使用。
中频炉电源的工作原理有效地保证了中频炉的正常运行。
IGBT工作原理
IGBT工作原理引言：IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种功率器件，广泛应用于电力电子领域。
本文将详细介绍IGBT的工作原理，包括结构、工作过程和特点等方面的内容。
一、结构IGBT由三个主要部分组成：N型沟道区、P型基区和N型漏极区。
其中，N 型沟道区和P型基区构成PN结，而P型基区和N型漏极区构成PNP结。
IGBT的结构类似于MOSFET和普通的MOS结构，但其特殊之处在于P型基区的存在。
二、工作过程1. 关态（开关态）：当IGBT的栅极电压为高电平时，栅极和N型沟道区之间形成正向偏置，使得PN结处于导通状态。
此时，电流可以从漏极流向源极，IGBT处于导通状态。
这个过程类似于MOSFET的导通过程。
2. 关断态：当IGBT的栅极电压为低电平时，栅极和N型沟道区之间形成反向偏置，使得PN结处于截止状态。
此时，电流无法从漏极流向源极，IGBT处于截止状态。
这个过程类似于MOSFET的截止过程。
3. 关断过程：当IGBT从导通状态切换到截止状态时，需要通过一定的关断过程来确保电流的截断。
这个过程中，栅极电压逐渐降低，直到PN结完全截止。
三、特点1. 高压能力：IGBT具有较高的耐压能力，可以承受较高的电压。
这使得IGBT成为高压应用领域的理想选择，如电力电子转换器、电动汽车等。
2. 低导通压降：IGBT的导通压降较低，能够减小功率损耗，提高效率。
这使得IGBT在高频应用中具有优势，如变频器、电源等。
3. 高开关速度：IGBT具有较快的开关速度，能够实现快速的开关操作。
这使得IGBT在需要高频率开关的应用中表现出色，如逆变器、交流电机驱动器等。
4. 可靠性高：IGBT的结构设计和材料选择使其具有较高的可靠性和稳定性。
这使得IGBT 在各种恶劣环境下都能正常工作，如高温、高湿度等。
结论：IGBT作为一种重要的功率器件，具有高压能力、低导通压降、高开关速度和高可靠性等优点。
IGBT中频炉为什么节能？
IGBT中频炉节能介绍IGBT中频炉电源控制部分原理及优势：（1）IGBT中频电源是一种采用串联谐振式的中频感应加热炉，它的逆变器件为一种新型IGBT模块（绝缘栅双极型晶体管，德国生产），它主要用于熔炼普通碳素钢、合金钢、铸钢、有色金属。
它具有熔化速度快、节能、高次谐波污染低等优点。
（2）IGBT中频电源为一种恒功率输出电源，加少量料即可达到满功率输出，并且始终保持不变，所以熔化速度快；因逆变部分采用串联谐振，且逆变电压高，所有IGBT 中频比普通可控硅中频节能；IGBT中频采用调频调功，整流部分采用全桥整流，电感和电容滤波，且一直工作在500V，所以IGBT中频产生高次谐波小，对电网产生污染工低。
（3）节能型IGBT晶体管中频电源比传统可控硅中频电源可节能15%-25%,节能的主要原因有以下几下方面：A、逆变电压高，电流小，线路损耗小，此部分可节能15%左右，节能型IGBT晶体管中频电源逆变电压为2800V，而传统可控硅中频电源逆变电压仅为750V，电流小了近4倍，线路损耗大大降低。
B、功率因数高，功率因数始终大于0.98，无功损耗小，此部分比可控硅中频电源节能3%-5%。
由于节能型IGBT晶体管中频电源采用了半可控整流方式，整流部分不调可控硅导通角，所以整个工作过程功率因数始终大于0.98，无功率损耗小。
C、炉品热损失小，由于节能型IGBT晶体管中频电源比同等功率可控硅中频电源一炉可快15分钟左右，15分钟的时间内炉口损失的热量可占整个过程的3%，所以此部分比可控硅中频可节能3%左右。
（4）高次谐波干扰：高次谐波主要来自整流部分调压时可控硅产生的毛刺电压，会严重污染电网，导致其他设备无法正常工作，而节能型IGBT晶体管中频电源的整流部分采用半可控整流方式，直流电压始终工作在最高，不调导通角，所以它不会产生高次谐波，不会污染电网、变压器，开关不发热，不会干扰工厂内其他电子设备运行。
（5）恒功率输出：可控硅中频电源采用调压调功，而节能型IGBT晶体管中频电源采用调频调功，它不受炉料多少和炉衬厚薄的影响，在整个熔炼过程中保持恒功率输出，尤其是生产不锈钢、铜、铝等不导磁物质时，更显示它的优越性，熔化速度快，炉料元素烧损少，降低铸造成本。
IGBT在中频感应加热电源中的应用
IGBT在中频感应加热电源中的应用1 引言根据目前国内的供电模式，空心抽油杆感应加热系统采用的是工频感应加热方式。
为了三相用电平衡，工频加热电源将工频三相交流电中的一相分别经电抗器、电容器列相移相叠加到其它二相，再经变压器直接变成适于各种加热要求的单相工频交流电后连接加热导体。
因而工频加热电源成本高、体积大、笨重、效率低。
石油中频感应加热电源采用IGBT作为逆变开关器件，与常用的工频加热电源相比，体积缩小40%、重量减轻50%。
2 中频感应加热电源中频感应加热电源的电路结构参见图1。
三相整流器将工频三相交流电整流成直流电，经滤波后，由全桥逆变器变换成频率和占空比在一定范围内均连续可调的单相中频交流电，再经隔离变压器输出给加热负载。
全桥逆变器采用脉宽调制(PWM)零电压开关电路，具有开关损耗低、电磁干扰小等优点[2]。
控制电路采用SG3524集成块，调节⑨脚电压以保证输出信号的死区时闻。
输出信号的脉宽受石油温度探测器调制.石油的温度控制在45～7O℃。
温度过高易改变石油的化学特性.温度过低会降低石油的流动性。
3 IGBT栅极驱动电路3.1 IGBT栅极驱动模块的选用IGBT栅极驱动模块EXB841、M57962L均可用于驱动1200V 系列400A以内的IGBT模块，且具有过流检颡j及保护功能。
这两种驱动模块短路保护情况下的输出波形如图2所示。
EXB841内部产生一5v负偏压且不可调;M57962L在外部利用稳压二极管产生一9v 负偏压，关栅可靠性比EXB841高。
另外M57962L的保护动作时间(从出现过流到栅压降至0V)为6.3μs，(参见图2a);EXB841的保护动作时间为16μs且关栅电压不能降至一2v 以下，(参见图2b)，导致IGBT 炸管的危险性比M57962L大。
因此宜选用M57962L。
3.2 驱动模块外围电路的改进IGBT在关断时.集电极.发射极之间产生的电压上升率高达30000V/μs。
IGBT中频电源原理
IGBT 中频电源的原理工频加热技术与其它各种物理加热技术相比，确实具有较高的效率，但存在一些明显的不足。
在现代工业的金属熔炼、热处理、焊接等过程中，感应加热被广泛应用。
感应加热是根据电磁感应原理，利用工件中涡流产生的热量进行加热的，它加热效率高、速度快、可控性好，易于实现高温和局部加热[1]。
随着电力电子技术的不断 成熟，感应加热技术得到了迅速发展。
本文设计的70KW /500HZ 中频感应加热电源采用IGBT 串联谐振式逆变电路，能够实现频率自动，电路结构简单，高效节能。
2.1 整流电路的设计中频电源采用三相全控桥式整流电路，它的输出电压调节范围大而移相控制角的变化范围小，有利于系统的自动调节，输出电压的脉动频率较高可以减轻直流滤波环节的负担[2]。
根据设计要求：额定输出功率P =70KW ，输出频率f =500HZ ，进线电压U IN =380V ，取逆变器的变换效率η=0.9。
1） 确定电压额定值U RRM考虑到其峰值、波动、雷击等因I T(AV)=0.368×I d额定电压1600V ，额定电流200A 的整流模块。
2.2 逆变电路的设计逆变电路是由全控器件IGBT 构 成的串联谐振式逆变器，两组全控器件V 1、V 4和V 2、V 3交替导通，输出所需要的交流电压。
IGBT 的主要参数有最高集射极电压（额定电压）、集射极电流等[3]。
1） 确定电压额定值U CEPIGBT 的输入端与电容相并联，起到了缓冲波动和干扰的作用，因此安全系数不必取得很大，一般取安全系数α=1.1平波后的直流电压：E d =380V ×2×α=590V关断时的峰值电压：U CESP =(590×1.15+150)×α=912V式中1.15为电压保护系数， 150为L t i d d 引起的尖峰电压。
令U CEP ≥U CESP ,并向上靠拢IGBT 等级，取U CEP =1200V 。
通俗易懂讲解IGBT的工作原理和作用
通俗易懂讲解IGBT的工作原理和作用IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）即绝缘栅双极晶体管，是一种常用的功率半导体器件，具有高电压、高电流和高开关速度的特点。
它广泛应用于交流调速、电源逆变、电机驱动等领域，具有重要的作用。
本文将通俗易懂地介绍IGBT的工作原理和作用。
一、IGBT的工作原理IGBT是由N沟道型MOS（Metal Oxide Semiconductor）场效应晶体管与PNP型双极晶体管组成。
它结合了MOSFET和双极晶体管的优点，在导通时具有较低的导通压降，而在关断时具有较高的击穿电压。
其工作原理如下：1. 导通状态：在IGBT导通状态下，当控制电压Ugs大于门极阈值电压Uth时，N沟道型MOSFET处于导通状态，形成通道，电流可以从集电极到源极流动。
由于N沟道型MOSFET的导通电阻较小，因此导通时的压降很小。
2. 关断状态：当控制电压Ugs小于门极阈值电压Uth时，N沟道型MOSFET无通道，不导电，IGBT进入关断状态。
此时，通过控制电压Uce（集电-发射极电压）可以实现IGBT的关断。
由于PNP型双极晶体管的存在，即使在较高的Uce下，IGBT也能承受较高的电压。
IGBT的工作原理可以用一个自锁开关的例子来解释。
N沟道型MOSFET相当于自锁开关的门锁，控制门锁的状态可以实现导通和关断；PNP型双极晶体管相当于自锁开关的钥匙，即使是在关断状态下，只要插入钥匙（提供较高的Uce），开关仍然可以打开。
二、IGBT的作用IGBT作为一种高性能的功率开关器件，其作用主要体现在以下几个方面：1. 电流调节：IGBT能够调节高电压和高电流，广泛应用于交流调速和电源逆变等领域。
在交流调速中，IGBT可以根据输入信号的变化，控制电机的转速和输出功率。
2. 电源逆变：IGBT可实现DC/AC逆变，将直流电源转换为交流信号，用于交流电源转换、逆变焊机等领域。
igbt工作原理通俗易懂
igbt工作原理通俗易懂
1IGBT工作原理
IGBT（Integrated Gate Bipolar Transistor，集成场效应管双极晶体管）是一种具有高集成度和高功率密度特点的双极晶体管电子器件，它在电力电子技术领域中广泛应用，是电力电子技术发展的关键。
IGBT将功率型管（Power BJT）和场效应管（MOSFET）的优点通过物理设计进行高效集成，具有良好的综合电性能，具有低损耗、低成本和高功率密度的优点，可作为普通小功率管的替代品。
2IGBT的工作原理
IGBT的工作原理和其他类型的晶体管都不太一样，它具有独特的物理结构特点。
它将功率型管（Power BJT）和场效应管（MOSFET）的优点结合起来，它具有功率型管（Power BJT）的低饱和电压和高恒定电流特性，也具有场效应管（MOSFET）的可控性。
IGBT的具体工作过程是：在施加锁定电位—主电压的作用下，通过MOS沟道和散热电阻让功率型管（Power BJT）开关，从而允许或抑制电路中流动的电流，完成电路控制和断流控制的功能。
3IGBT的特性与应用
IGBT的抗热传导也很高，由于具有类比双极管、MOSFET等特性，它也具有阻性异常低、饱和电压低、过流能力强和便于控制等特性。
当电流处于低电流水平时，IGBT的损耗会有所下降，使用更节能。
IGBT具有噪音小、结构小巧、调速控制精度高等特点，几乎没有明显的欠陷，主要用于电力技术和电气技术领域，生产的IGBT大多应用于空调、电梯、变流器、脉冲调速器和调相器等电力设备中。
此外，还用于汽车、计算机、配电、通信、电游戏技术以及各种智能类的控制技术中。
igbt中频电源节能优势完整
IGBT中频电源的节能优势我国是铸造大国，铸铁件年产量几年来均居世界各国之首位，而其能耗在成本中所占比例却比工业发达国家高出2—3倍，冲天炉的能耗占了其中的大部分。
主要原因是小容量冲天炉所占比例太大，而其中采用烟尘净化和余热回收装置的微乎其微，实现高水平熔炼和计算机控制的更少了。
我国铸铁生产车间一万多个，每个车间年平均产量不足1000t，冲天炉开炉时间短。
在冲天炉结构方面，由于我国铸造厂点过多，限制了大容量冲天炉的使用。
由于产量低，效益差，限制了性能优越的现代化冲天炉及其配套设备的采用。
操作不当不但对冲天炉性能造成不良影响，也是增加冲天炉能耗和环境污染的重要原因，在我国为数众多的小容量冲天炉上，更是普遍存在的现象。
中频技术应用于铸造行业给铸造推广高质量、高效率、节能环保、低碳的中、高频科技技术应用与中国的铸造行业，是保持中国铸造业可持续发展的一项重大举措。
与传统的冲天炉熔炼相比，中频技术应用于熔炼、精铸诠释了科技的力量。
中频感应电炉经历了两次根本的变革，第一次变革源于20世纪60年代后期开发的晶闸管静态变频电源，第二次源于20世纪70年代中期开发的逆变变频及其控制技术。
这样使中频感应电炉的优越性得以充分的发挥。
随着大功率晶闸管变频电源的开发和可靠性的提高，中频感应电炉正在逐步替代工频感应电炉而在铸造业获得愈来愈广泛的应用。
中频电源的基本工作原理,就是通过一个三相桥式整流电路,把50 Hz的工频交流电流整流成直流,再经过一个滤波器(直流电抗器)进行滤波,最后经逆变器将直流变为单相中频交流以供给负载,所以这种逆变器实际上是一只交流—直流—交流变换器,其基本线路如图：中频炉的感应加热原理，它是利用电磁感应原理将电能转变为热能，当交变电流i感应线圈时，感应线圈便产生交变磁通Φ，使感应中的工件受到电磁感应而产生感应电动势e。
感应电动势 e = dΦ/dt如果磁通Φ是呈正弦变化的，即Φ = -Φmsinwt则 e = -dΦ/dt=-ΦmsinwtE的有效值 E=4.44ｆΦM (伏)感应电动势E在工件中产生电流I, i使工件内部开始加热，其焦耳热为；Q=0.24I2RtI--工件中感应电流的有效值（安）R--工件电阻（欧）；t—时间（秒）中频电源从最初的发展到今天应用于铸造行业，电源种类从原理上可以分为两类，一传统的可控硅中频电源，可控硅又分为并联和串联型（因串联可控硅的在现实实践中应用技术不成熟在这就不做分析），二是带有igbt（绝缘栅极型晶体管）串连谐振电源。
igbt感应加热电源的原理和优势
IGBT感应加热电源的原理和优势IGBT中频电源控制部分的原理和优势：解释：当总功率是2500KW的时候，每个炉体为2200KW，并且可以在300KW到2200KW 范围内随意调整，但是总功率不能超过2500KW.双变频器电气图纸1.串联谐振中频感应炉采用IGBT中频电源。
IGBT中频电源是一种新型的IGBT逆变器模块（绝缘栅双极型晶体管,德国生产）主要用来熔炼碳钢，合金钢，铸钢，有色金属。
IGBT中频电源具有加热速度快，节能环保的特点。
2.IGBT中频电源作为恒功率电源，即使添加少量的金属也可达到全功率输出，并且保持恒定不变，因此加热速度快。
采用串联谐振变压器，变压器电压高，所有的IGBT中频电源比可控硅电源节能。
IGBT采用频率调控系统调整频率，整流部分包括全桥整流器，感应器和电容滤波器，它在500v的条件下工作，因此IGBT中频电源产生极少的低次谐波，低网格污染。
3.IGBT中频电源比可控硅中频电源节约电能15%-25%，原因有以下几个方面：A.逆变器电压高，电流，电路损失低，这部分可以节约电能15%。
IGBT中频电源变压器的功率是2800v，传统的可控硅中频电源变压器的功率是750v，电流减小了四倍，线路损失降低了。
B.高功率因素，功率因素大于0.98，无功损耗小，这部分比可控硅中频电源节约电能3% -5%。
IGBT 采用全桥式整流，整流部分不调整可控硅传导角，所以整个过程的功率因素大于0.98，无功损耗小。
C.炉体热损耗小，同功率条件下，IGBT比可控硅每批次快15分钟。
在路出口的热损失占整个过程的3%。
因此这部分比可控硅中频电源节约3%的能量。
4.高次谐波干扰：当可控硅产生电压峰值的时候整流器的高次谐波调整电压。
电压电网会被严重污染导致其他的设备不能工作，IGBT中频电源整流器部分采用全桥整流器。
直流电压总是在最高程度工作，不需要调整传导角，因此不会产生高次谐波，不会污染电网，变压器，交换器不会被加热，不会干扰其他电子器件的工作。
IGBT高频感应加热逆变电源原理
IGBT高频感应加热逆变电源原理（一）摘要本文以IGBT高频感应加热电源为研究对象，首先介绍了课题的背景，国内外高频感应加热电源的发展现状及选题意义，同时对电力电子器件的发展也做了简要的介绍，并简述了本课题所做工作的主要内容。
本文从感应加热的基本原理出发，对感应加热电源中的电流型逆变器和电压型逆变器作了比较分析，对感应加热电源常用的两种拓扑结构进行了分析，重点介绍了关于串联型感应加热的特点，由于其具有结构简单、加热效率高、设备体积小等优点，得出串联型逆变器拓扑更适合高频感应加热电源的结论，因此成为本课题的选定方案，也是整机制做的理论基础。
并分析了感应加热电源的各种调功方式，对谐振槽路基本理论进行了详细的分析。
整机制做首先要选择合适的器件，在本文对主要器件的参数、结构特性、驱动要求等进行了详细的说明。
在选择合适器件的基础上，设计出了整机的结构，其中包括整流环节、逆变环节、驱动技术、保护措施等。
在现场进行了大量的试验，选定电源的控制与保护等重要环节的实现方案，并对试验波形进行了测试和分析，通过现场的应用来验证了以上理论的正确性。
论文最后，对本课题所做的工作作了一个简单的总结。
第1章绪论§1.1 选题意义由于电磁感应加热具有加热效率高、升温快、可控性好，且易于实现机械化、自动化等优点，感应加热变频电源装置已越来越广泛的应用于熔炼、透热、淬火、弯管、焊接、加热等工业领域，已取得了明显的经济效益和社会效益。
感应加热变频电源装置的发展方向是沿着大容量、高频率、高效率、智能化，并以提高可靠性、拓宽用途为目标。
80年代出现的绝缘栅双极晶体管（IGBT）因具有开关频率高、驱动功率小、通态压降小、电流密度大等优点而得到越来越广泛的应用[1]。
在此之前，晶闸管中频电源和电子管式高频电源装置是应用于感应加热的主要产品，但它们都有体积庞大，价格昂贵，能耗大，效率偏低的共同缺点。
国外市场早在九十年代初就已出现IGBT感应加热变频电源。
IGBT工作原理
IGBT工作原理引言：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。
了解IGBT的工作原理对于电力电子工程师和研究人员来说至关重要。
本文将详细介绍IGBT的工作原理，包括结构、工作模式以及关键参数等内容。
一、IGBT的结构IGBT由三个主要部份组成：N沟道MOSFET（NMOS）、P沟道MOSFET （PMOS）和NPN型双极型晶体管（BJT）。
它的结构类似于MOSFET和BJT的结合体。
IGBT的结构如下图所示：[插入IGBT结构示意图]NMOS和PMOS形成为了IGBT的输入端，负责控制电流的流动。
BJT负责放大电流，并在输出端提供高电流能力。
这种结构使得IGBT具有低开关损耗和高电流承载能力的特点。
二、IGBT的工作模式IGBT的工作模式可以分为三个阶段：关断状态、导通状态和关断过渡状态。
1. 关断状态：当控制信号施加在IGBT的输入端时，NMOS和PMOS被驱动进入关断状态。
在关断状态下，IGBT的输入电流极小，输出电流为零。
这种状态下，IGBT的开关损耗最小。
2. 导通状态：当控制信号施加在IGBT的输入端时，NMOS和PMOS被驱动进入导通状态。
在导通状态下，IGBT的输入电流增大，输出电流也随之增大。
这种状态下，IGBT 的开关损耗较大。
3. 关断过渡状态：当从导通状态切换到关断状态时，IGBT会经历一个过渡状态。
在这个过渡状态中，输入电流和输出电流都会有所变化。
过渡状态的时间越短，IGBT的开关损耗越小。
三、IGBT的关键参数了解IGBT的关键参数对于正确选择和应用IGBT至关重要。
以下是几个重要的参数：1. 额定电压（Vce）：IGBT能够承受的最大电压。
在设计电路时，应确保电压不超过IGBT的额定电压，以防止损坏。
2. 额定电流（Ic）：IGBT能够承受的最大电流。
在设计电路时，应确保电流不超过IGBT的额定电流，以防止过载。
IGBT的工作原理和工作特性
IGBT的工作原理和工作特性IGBT的工作原理和工作特性IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP晶体管提供基极电流，使IGBT导通。
反之，加反向门极电压消除沟道，流过反向基极电流，使IGBT 关断。
IGBT的驱动方法和MOSFET基本相同，只需控制输入极N一沟道MOSFET，所以具有高输入阻抗特性。
当MOSFET的沟道形成后，从P+基极注入到N一层的空穴（少子），对N一层进行电导调制，减小N一层的电阻，使IGBT在高电压时，也具有低的通态电压。
IGBT的工作特性包括静态和动态两类：1．静态特性IGBT的静态特性主要有伏安特性、转移特性和开关特性。
IGBT的伏安特性是指以栅源电压Ugs为参变量时，漏极电流与栅极电压之间的关系曲线。
输出漏极电流比受栅源电压Ugs的控制，Ugs越高，Id 越大。
它与GTR的输出特性相似．也可分为饱和区1、放大区2和击穿特性3部分。
在截止状态下的IGBT，正向电压由J2结承担，反向电压由J1结承担。
如果无N+缓冲区，则正反向阻断电压可以做到同样水平，加入N+缓冲区后，反向关断电压只能达到几十伏水平，因此限制了IGBT的某些应用范围。
IGBT的转移特性是指输出漏极电流Id与栅源电压Ugs之间的关系曲线。
它与MOSFET的转移特性相同，当栅源电压小于开启电压Ugs(th)时，IGBT处于关断状态。
在IGBT导通后的大部分漏极电流范围内，Id与Ugs呈线性关系。
最高栅源电压受最大漏极电流限制，其最佳值一般取为15V左右。
IGBT的开关特性是指漏极电流与漏源电压之间的关系。
IGBT处于导通态时，由于它的PNP晶体管为宽基区晶体管，所以其B值极低。
尽管等效电路为达林顿结构，但流过MOSFET 的电流成为IGBT总电流的主要部分。
此时，通态电压Uds(on)可用下式表示: Uds(on)＝Uj1＋Udr＋IdRoh （2－14）式中Uj1——JI结的正向电压，其值为0.7～IV；Udr——扩展电阻Rdr上的压降；Roh——沟道电阻。
IGBT工作原理
IGBT工作原理一、概述IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种高压、高速、大功率的半导体器件，广泛应用于电力电子领域。
本文将详细介绍IGBT的工作原理，包括结构、工作模式、特性等方面的内容。
二、结构IGBT由NPN型的双极晶体管（BJT）和MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）组成。
它的结构类似于普通的MOSFET，但在P型衬底上接入N型区域，形成PNP型的双极晶体管。
IGBT的结构使得它既具备了MOSFET的高输入阻抗和低功耗特性，又具备了BJT的高电流放大能力。
三、工作模式IGBT有三种工作模式：关断态、导通态和饱和态。
1. 关断态：当IGBT的栅极电压低于阈值电压时，IGBT处于关断态，无法导通电流。
2. 导通态：当IGBT的栅极电压高于阈值电压时，栅极和发射极之间形成正向电压，使得NPN型双极晶体管导通，从而形成一个低阻抗的通路，电流可以通过IGBT。
3. 饱和态：当IGBT导通后，如果继续增加栅极电压，会使得PNP型双极晶体管进入饱和态，此时IGBT的电压降低，电流几乎再也不变化，形成一个稳定的通路。
四、工作原理IGBT的工作原理可以分为四个阶段：关断、饱和、关断恢复和关断过程。
1. 关断阶段：当栅极电压低于阈值电压时，IGBT处于关断态，无法导通电流。
此时，栅极和发射极之间的电容会逐渐充电，直到达到阈值电压。
2. 饱和阶段：当栅极电压高于阈值电压时，IGBT进入导通态，形成一个低阻抗的通路，电流可以通过。
此时，栅极电压会保持在一个较低的水平，以维持IGBT的导通状态。
3. 关断恢复阶段：当控制信号使栅极电压降低到阈值以下时，IGBT开始进入关断恢复阶段。
在这个阶段，栅极和发射极之间的电容会逐渐放电，直到栅极电压降低到足够低的水平，使得IGBT彻底关断。
4. 关断过程：当IGBT彻底关断后，栅极电压会继续下降，直到达到一个负向的饱和电压。
中频电源965igbt驱动模块原理
中频电源965igbt驱动模块原理
用途：
适用600V-1200V,20A-600A 的中频电源IGBT，驱动电流
原理框图：
管脚说明：
管脚名称说明
1PDA脉冲输入正端
2PDK脉冲输入负端
3FQC保护／故障输出光电三极管”C”端
4FQE保护／故障输出光电三极管”E”端
5VDD模块电源正端
6VSS模块电源负端
7ADJ短路保护动作时间调整
8VO电压源输出引脚，当模块用于电压源－电阻驱动方式时，
该引脚与第9 脚短接后作为电压源输出，通过驱动电阻连
接到IGBT 的栅极
9IO电流源输出引脚，当模块用于电流源驱动方式时，该引脚
直接连接到IGBT 的栅极，并连接一只电阻到8 脚，通过
调节该电阻阻值调节驱动电流大小
10EG中间电位引脚，由模块内部产生，连接到IGBT 的E 极，
因此IGBT 关断时，在栅极上产生一个负电位
11C直接连接到IGBT 的C 极，模块内部集成2000V 快恢复
二极管，用于IGBT 饱和检测以实现短路保护
说明：
1、模块内1－2 脚与3－4 脚之间是隔离的，可以不在一个电位水平，但建议两者的电位差不要超过48V。
2、脉冲输入采用高速光电耦合器隔离，内部串联一只 180Ω电阻，因此可直接输入TTL 电平，如输入脉冲电平高于5V，则需外接限流电阻。
典型电流源驱动应用电路：。
200KW-IGBT中频感应加热设备应用说明
JZ-200/4：每小时加热产量：500kg；
JZ-300/3：每小时加热产量：750kg；
JZ-500/2：每小时加热产量：1250kg；
生产节拍（每小时加热件数）=每小时产量/工件单重。
（2）根据工件大小选频率
直径Φ20～Φ40mm 工件一般推荐频率为 4KHz；直径Φ40～Φ60mm 的工件推荐频率为
比亚特自动化焊接工艺
（3）电路特征：主器件采用 IGBT 模块，电路采用不控全桥整流，电容滤波，桥式逆
变，串联谐振输出。和老式中频采用可控硅并联谐振有根本的不同。
（4）节电原理：不可控整流，整流电路全导通。高功率因数，电压型串联谐振等，决
定了本设备大幅度省电。
二、比亚特自动化设备选型和参数确定
选型依据
各种因素综合起来，决定了本设备比可控硅中频节电 20%左右，节电效果好。
-5比亚特自动化焊接工艺
以上图片显示的是比亚特自动化焊接工艺以及设备
根据客户工件尺寸，可以做长形炉体，方形炉体，扁形炉体。 根据客户工件尺寸，产量高低，来匹配功率大小。
备注：以上说明仅供参考，具体结合实际生产情况来确定工艺
-6比亚特自动化焊接工艺
型号
进水温度
水压
出水温度
水流量
BS-N3
5-35℃
0.2-0.3MPa
≤55℃
16-28 m3/h
第三部分 比亚特自动化节能原理及实际效果 一、节电原理 首先是采用新型 IGBT 器件，不采用可控硅；IGBT 为自关断器件，本身比可控硅损耗小。再 一个就是采用串联谐振，串联谐振为电压型谐振，比并联谐振节电。采用前级不可控全桥整 流，省去了庞大的电抗器，不会在整流段引起波形的变形，没有关断角的削波现象，并且用 大电容滤波，因此谐波数小，降低了对电网的干扰，提高了功率因数。本设备功率因数很高， 高达 95%以上，无功很小。 1、IGBT 比可控硅节能 10%。 2、串联比并联节能 10%。 3、无变压器比有变压器节能， 4、全整流比半整流节能， 5、感应圈设计好更节能
(完整word版)IGBT工作原理及应用
IGBT工作原理及应用绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的保护引言绝缘栅双极型晶体管IGBT是由MOSFET和双极型晶体管复合而成的一种器件,其输入极为MOSFET,输出极为PNP晶体管,因此,可以把其看作是MOS输入的达林顿管。
它融和了这两种器件的优点,既具有MOSFET器件驱动简单和快速的优点,又具有双极型器件容量大的优点,因而,在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用。
在中大功率的开关电源装置中,IGBT由于其控制驱动电路简单、工作频率较高、容量较大的特点,已逐步取代晶闸管或GTO。
但是在开关电源装置中,由于它工作在高频与高电压、大电流的条件下,使得它容易损坏,另外,电源作为系统的前级,由于受电网波动、雷击等原因的影响使得它所承受的应力更大,故IGBT的可靠性直接关系到电源的可靠性。
因而,在选择IGBT时除了要作降额考虑外,对IGBT的保护设计也是电源设计时需要重点考虑的一个环节。
1 IGBT的工作原理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,使得晶体管截止由此可知,IGBT的安全可靠与否主要由以下因素决定：——IGBT栅极与发射极之间的电压;——IGBT集电极与发射极之间的电压;——流过IGBT集电极－发射极的电流;——IGBT的结温。
如果IGBT栅极与发射极之间的电压,即驱动电压过低,则IGBT不能稳定正常地工作,如果过高超过栅极－发射极之间的耐压则IGBT可能永久性损坏;同样,如果加在IGBT集电极与发射极允许的电压超过集电极－发射极之间的耐压,流过IGBT集电极－发射极的电流超过集电极－发射极允许的最大电流,IGBT的结温超过其结温的允许值,IGBT都可能会永久性损坏。
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IGBT 中频电源的原理
工频加热技术与其它各种物理加热技术相比，确实具有较高的效率，但存在一些明显的不足。
在现代工业的金属熔炼、热处理、焊接等过程中，感应加热被广泛应用。
感应加热是根据电磁感应原理，利用工件中涡流产生的热量进行加热的，它加热效率高、速度快、可控性好，易于实现高温和局部加热[1]。
随着电力电子技术的不断 成熟，感应加热技术得到了迅速发展。
本文设计的70KW /500HZ 中频感应加热电源采用IGBT 串联谐振式逆变电路，能够实现频率自动，电路结构简单，高效节能。
2.1 整流电路的设计
中频电源采用三相全控桥式整流电路，它的输出电压调节范围大而移相控制角的变化范围小，有利于系统的自动调节，输出电压的脉动频率较高可以减轻直流滤波环节的负担[2]。
根据设计要求：额定输出功率P =70KW ，输出频率f =500HZ ，进线电压U IN =380V ，取逆变器的变换效率
η=0.9。
1） 确定电压额定值U RRM
考虑到其峰值、波动、雷击等因
I T(AV)=0.368×I d
额定电压1600V ，额定电流200A 的整流模块。
2.2 逆变电路的设计
逆变电路是由全控器件IGBT 构 成的串联谐振式逆变器，两组全控器件V 1、V 4和V 2、V 3交替导通，输出所需要的交流电压。
IGBT 的主要参数有最高集射极电压（额定电压）、集射极电流等[3]。
1） 确定电压额定值U CEP
IGBT 的输入端与电容相并联，起到了缓冲波动和干扰的作用，因此安全系数不必取得很大，一般取安全系数α=1.1平波后的直流电压：
E d =380V ×2×α=590V
关断时的峰值电压：
U CESP =(590×1.15+150)×α=912V
式中1.15为电压保护系数， 150为L t i d d 引起的尖峰电压。
令U CEP ≥U CESP ,并向上靠拢IGBT 等级，取U CEP =1200V 。
2） 确定电流额定值I c
Ic =(2×1.5)I d
=
IN
U P
⨯⨯⨯9.05.12≈374A
式中，2为I d 的峰值，1.5为允许1min 过载容量，0.9为变换效率。
由于电路采用桥式结构，4只IGBT 轮流导通，根据IGBT 等级，选用西门子BSM200GB120两单元并联。
3） 电解电容C d 的计算
C d 主要起滤波、稳定电压和改善功率因数的作用，在串联谐振电路中相当于电压源。
C d 可用下式计算：
C d =(40～50)×Id
≈(40～50)×150A ≈6000～7500F μ
选用6800/400VDC 电解电容，三只并联后再串联，在每只电解电容两端并联上放电电阻100K Ω/2W ,两只并联。
由于串联谐振式逆变器的直流电源回路还必须流过无功电流，该无功电流随逆变器的输出功率因数减小而增大，而电解电容C d 中不能流通高频无功电流，否则会发热损坏[4]。
高频电容的选择一般根据逆变器的工作频率和容量大小来确定，电路中选用两只2F /1200V 的薄膜电容直接并在IGBT 的两侧。
2.3 逆变电路的保护
IGBT 采用缓冲保护电路，它以上下桥臂为单元进行设置，这种电路缓冲元件的功耗小，降低了IGBT 的关断损耗。
通常采用计算和实验相结合的方法，确定缓冲元件的参数。
C S 选取3～5μF /1200V 的电解电容，R S 选用62Ω/150W 的无感电阻。
在开关电源中，逆变电路中二极管除整流作用外，还起电压嵌位和续流作用，二极管在正向偏置时，呈低阻状态，近似短路，在反向偏置时，呈高阻状态，近似开路。
二极管从低阻转变成高阻或从高阻转变成低阻并
不是瞬间完成的，普通二极管的反向恢复时间较长，不适应高频开关电路的要求，需要使用快速恢复二极管[5]。
系统阻容吸收电路中采用IXYS 公司的DSE12X 快速恢复二极管模块，其恢复时间在60ns 左右。
由电路产生的PWM 脉冲，不能直接驱动大功率器件，为确保功率管的开关准确可靠，IGBT 驱动放大电路采用三菱公司的M57962L ，它采用+15V \-15V 双电源供电，外围元件少，具有较强的驱动能力，又能有效的限制短路电流值和由此产生的应力，实现软关断。
3 负载电路的计算
中频电源用于加热时，负载主要是由集肤效应、涡流效应、滞后效应产生的阻抗和感抗，虽然还存在着其
则串联补偿谐振电容C0=31.25μF。