6参数计算(典型缓冲电路)
6章缓冲电路
• 匝比 N 越大，则漏极电压越 低，降低了 T 承受的电压。
• 匝比 N 越大，则二次侧电压 越高，要提高二极管反向耐压 水平。
馈能式复合缓冲电路
0. T 断时， 回路：Ud，R，L，Ls，Ds，Cs
1. T 通时， 回路1：Ud，R，L，Ls，T 回路2：Cs，Do，Co，Ls，T
第6章 缓冲电路
¾ 1. 耗能式缓冲电路
转移到缓冲器的开关损耗能量消耗在电阻上。
(1) 耗能式关断缓冲电路 (2) 耗能式开通缓冲电路 (3) 耗能式复合缓冲电路
¾ 2. 馈能式缓冲电路
转移到缓冲器的开关损耗能量以适当的方式再提供给 负载或回馈给供电电源。
(1) 馈能式关断缓冲电路 (2) 馈能式开通缓冲电路 (3) 馈能式复合缓冲电路
耗能式复合缓冲电路
0. T通， 回路：Ud，R，L，Ls，T
1. T断， 回路1：
Ud，R，L，Ls，Ds，Cs 回路2： Ls，Ds，Rs 回路3： R，L，Df
2. T再通， 回路1：Ud，R，L，Ls，T 回路2：Cs，Rs，Ls，T
馈能式关断缓冲电路
Co ：转移电容 Dc ：回馈二极管
馈能式开通缓冲电路
缓冲电路的作用 缓冲电路，也称作吸收电路
作用： • 降低浪涌电压、du/dt、di/dt； • 减少器件的开关损耗； • 避免器件二次击穿； • 抑制电磁干扰； • 提高电路的可靠性。
开关波形及轨迹线
u CE
iC
iC
0
ton
toff
P Pon
0
Poff
0
uiCc E
: 无缓冲电路的开通时的轨迹 : 无缓冲电路的关断时的轨迹 : 有缓冲电路的开通时的轨迹 : 有缓冲电路的关断时的轨迹
变频器上电缓冲电阻的选择和参数计算
p2 o ) ( 4 5 2 0 3 1 1 8 7 5 4 6 3 0 7 6 5 0 4 2 6 1 0 8 3
5 .5 田 1 . 5 3 .7 叼 2 2 .4 K 1 2. 5 1 .6 拟 3 . 5 1 .2 拟 5 e沉 刀 6 0 11 0 5 0 11 2 4 0 11 4 30 1 2 0
多长时 间可将 温度 降至 室温 在变 频器在 突然掉 电 , 需
场ma x一 万x万x22oxsn ! ( % )一 5, 7ot / 6 ( 3)
70 T H E W O R L D O F IN V E R T E R S
枷神林然 娜鑫 稗 睡 , .
要重 新启动时 , 其 间隔时间应该大于 此时 间 , 否则 上 电缓冲 电阻会 因为内 部 热量 没 有 彻 底散 失 , 影 响 其使 用 寿命
[ 中图 分类 号 1 U264
[文献 标识 码 I B
文 章编 号 1561一 0330 (20 13)02一 0069一 04
1 引言
随着社 会 的快速 发展 , 各种 电气工 业产 品的种 类
和使 用量 越来 越 多 , 其集成 化程 度也越来越 高 工业
2 变 频 器 主 电路
变频器的主 电路部 分主要有三 部分组成 : 整 流电路
尝全
u 耳
同
从
N
图 2 变频 器整 流 电路
U D a r , e一
U l l o r 口 一 U 产 甲 于,
(8)
i=
~ 一旦 R 刀
份 二 一 -一 j 上 R 丑
上电缓冲电阻中消耗的能量 :
尸!
J
~
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J
;, ~_ 山 6 丝 ,
高二物理竞赛：输入保护电路和缓冲电路+课件
L
TP2
TP1 L
A
A
TN1
A
&L
BB
BTN2
A
VSS
B
(a)工作时必须外接电源和电阻;
(b)与非逻辑不变
(c) 可以实现线与功能;
C
(d) 可实现逻辑电平变换：
D
VOH VDD
漏极开路门输出连接
VDD
RP L
A B
VDD
RP &L
C& D
L P1 P2 AB CD
AB CD
(2) 上拉电阻对OD门动态性能的影响
+V DD RP
&
&1
IIH（total) &
n
m
&1
&
集电极开路门的应用 1、实现多个逻辑门输出端的线与
L = AB CD
VDD
A
B
R
A
&&
C
B
L
D
C
&
&
L1
D
L2
L
2、用于直接驱动大电流负载。
74HC/HCT系列CMOS门电路的
最大灌电流或拉电流为4mA
指示灯(12V, 20mA)
vI
OD门灌电流为24mA。
为保证低电平输出OD门的输出电流不
IOL（max) &
0
能超过允许的最大值 IOL(max)且 VO=VOL(max） ，RP不能太小。
& 1
I OL(m a x)
VDD -VOL(max) Rp (m in)
I IL(total)
缓冲级电路
缓冲级电路缓冲级电路是一种常见的电子电路，用于将输入信号的电压放大并输出到负载上，同时具有一定的电流放大能力。
它在电子设备中起到了重要的作用，能够提高信号的稳定性和传输能力。
缓冲级电路的基本原理是利用晶体管的放大作用。
晶体管是一种半导体器件，由P型和N型半导体材料组成。
在缓冲级电路中，常用的晶体管有NPN型和PNP型两种。
当输入信号加到晶体管的基极上时，晶体管进入放大状态，从而使得输出信号的电压得到放大。
这样，输入信号就能够被稳定地放大并传递到负载上，起到缓冲的作用。
缓冲级电路具有一定的电流放大能力。
在晶体管的工作过程中，电流也得到了放大。
这是因为晶体管的放大作用不仅涉及到电压，还涉及到电流。
当输入信号的电流通过晶体管时，晶体管将电流放大并输出到负载上，从而使得负载上的电流得到了放大。
这就增强了电流的传输能力，提高了信号的稳定性。
缓冲级电路的应用非常广泛。
在数字电路中，缓冲级电路常用于信号的驱动和传输。
由于它能够放大信号并保持信号的稳定性，使得信号能够在不同的电路之间传递，从而实现了数字电路中的逻辑运算和信号处理。
在模拟电路中，缓冲级电路常用于信号的放大和滤波。
它能够将输入信号的电压放大到适合负载的水平，并且能够通过滤波电路去除掉噪声和干扰，使得输出信号更加准确和稳定。
缓冲级电路的设计需要考虑多个因素。
首先是输入和输出的电阻匹配。
为了保持信号的稳定性和传输能力，输入和输出的电阻应该相匹配。
其次是电压放大和电流放大的要求。
不同的应用场景需要不同的放大倍数和电流放大能力，因此需要根据具体需求来设计缓冲级电路的参数。
此外，还需要考虑功耗和工作温度等因素，以确保电路的可靠性和稳定性。
总结起来，缓冲级电路是一种常见的电子电路，用于将输入信号的电压放大并输出到负载上，并具有一定的电流放大能力。
它在电子设备中起到了重要的作用，能够提高信号的稳定性和传输能力。
在设计缓冲级电路时，需要考虑输入输出的电阻匹配、电压放大和电流放大的要求，以及功耗和工作温度等因素。
缓冲电路设计及仿真
1 缓冲电路作用缓冲电路一般并联在开关器件两端，重要有克制过电压、减少器件损耗、消除电磁干扰的作用。
1) 克制过电压逆变器高频工作时，开关器件快速开通、关断。
由于主电路存在杂散电感，器件在开关过程中，急剧变化的主电路电流会在杂散电感上感应出很高的电压，使器件在关断时承受很高的关断电压。
在器件关断时，主电路杂散电感上会产生与直流电压同向的感应电压pdiL dt，若无缓冲电路，则该电压会加在器件两端形成过电压，当该电压超过器件额定电压时，器件损坏。
此外，反并联二极管在反向恢复时产生的di/dt 也会导致较高的过电压。
2) 减少器件损耗已知器件的功耗由下式决定：01TP uidt T=⎰ (1.1)在电路中增长缓冲电路，可以改变器件的电压、电流波形，进而减少损耗。
从下图可知，在没有缓冲电路时，电压快速升至最大值，而此时电流仍然是最大值，此时的损耗最大。
加入缓冲电路后，避免了电压、电流出现同时最大值的情况，损耗得以减少。
U DS无缓冲电路U DS I DI D有缓冲电路3) 消除电磁干扰电路运营时，在没有缓冲电路的情况下，器件两端电压会发生高频振荡，产生电磁干扰。
采用缓冲电路，可克制器件两端电压的高频振荡，起到减小电磁干扰的作用。
因此，减少或消除器件电压、电流尖峰，限制dI/dt 或dV/dt ，减少开关过程中的振荡以及损耗，我们在逆变器中设计缓冲电路，以保证器件安全可靠工作。
2 杂散电感的测量与计算设计缓冲回路之前，一方面需要拟定杂散参数的量。
杂散电感是特定电路布局的结果，不容易计算出来，我们一般采用测量的方法来拟定杂散电感的大小。
在没有任何缓冲回路时，用示波器观测器件关断时的振荡周期T1；接着，在开关管两端并联一个值拟定的电容，即测试电容test C ，重新测量器件关断时的振荡周期T2。
则杂散电感可由下式得出：2221p 2()L 4testT T C π-=(2.1)杂散电容为：21(2)p p i C L f π=(2.2)其中i f 为无缓冲电路时的振荡频率。
逆变器缓冲电路的设计与元件参数计算
第19卷第1期 中南民族学院学报(自然科学版) V o l.19N o.1 2000年3月 Journal of South2Central U niversity fo r N ati onalities(N at.Sci.) M ar.2000逆变器缓冲电路的设计与元件参数计算刘松龄 熊承义α(电子工程系)摘 要 提出了三相逆变器缓冲电路的元件参数计算方法,并给出了开关管关断电压的仿真波形.其结果证明了理论分析的正确性,为逆变器缓冲电路设计中元件参数的选择提供了具体的计算公式.关键词 逆变器;过电压保护;缓冲电路中图分类号 TN710 文献标识码 A 文章编号 100523018(2000)0120010205在电路中的电力半导体器件关断时,由于电路中电感的存在,在器件关断时往往会在开关元件的两端产生很高的过电压和d u d t,从而对器件的安全运行带来极大的威胁.当器件是电力晶体管时,还会造成反向偏置形成二次击穿.为防止产生过高的过电压和d u d t,通常在电路中设计缓冲电路(吸收电路),从而保证开关元件的安全运行.另外,缓冲电路还可以减少关断损耗.1 逆变器主电路及其缓冲电路111 电路组成逆变器主电路及其保护电路如图1所示.主电路由开关元件T1～T6所组成的三相逆变桥构成,V d为直流母线电压,此直流电压经过三相逆变桥进行斩波逆变为三相交流电压驱动三α收稿日期 1999211210作者简介 刘松龄,男,36岁,讲师,中南民族学院电子工程系,武汉430074相电机运转.图1中虚线框内R s 、D s 、C s 为开关元件过电压保护电路(缓冲电路),在器件关断时减小电流的变化率,从而减小器件两端的关断电压.考虑元件的分布电感的影响,电路的等效电路如图2所示.112 过电压产生的原因分析对于逆变器的开关元件两端,产生过电压的原因主要有以下2点:(1)由于电路中引线电感的存在,当器件开通时,母线电流经由器件流过负载,当器件截止关断时,引线电感电流在器件关断时突变产生过压的L s d i d t ;(2)由于续流二极管反向恢复电流i rr 引起过电压L s d i rr d t.因此,为了减少开关元件所承受的过电压,除了选取合适的元件,如选用反相恢复电流小的二极管和进行电路板的合理布局,即减小引线电感,以及改进驱动方式,采用软关断技术外,在电路中设计必要的缓冲保护电路是不可缺少的.图1中虚框内所给出的一种缓冲保护电路一般可用于5k W 内逆变器系统开关元件的保护.113 缓冲电路工作过程分析缓冲电路工作过程可以简单分析如下:当开关管T 截止时,原来流过引线电感L s 的电流通过C s 、D s 旁路,从而将L s 上的储能转移到C s ,避免在器件关断时由于电流突变,引起在器件两端产生很高的电压尖峰,因而大大降低了在开关管截止瞬间在其两端所产生的过电压;当开关管T 导通时,C s 的储能通过开关管T 、缓冲电阻R s 释放,从而使其两端的电压下降到母线电源电压V d ,为下次的缓冲吸收作好准备.2 保护电路元件参数的计算211 吸收电容C s 的容量计算以开关元件T 1的关断为例,来分析关断时刻T 1两端的电压变化,并由其所能允许的工作电压容限来进行吸收电容C s 的正确选取.T 1的关断可分为2个过程:(1)缓冲电路与T 1的换流过程,在T 1截止的下降沿,L s 上流过的电流经由D s 、C s 及T 1两条支路分流,其等效电路如图3所示;(2)L s 、C s 谐振,L s 放电的过程,L s 储存的能量经由D s 、C s 释放,并储存到C s 上,其等效电路如图4所示.将换流阶段T 1管的电流拟似线性化,由图3列方程:i T =I L (1-t t f ),i cs =I ds =t (I L t f ),i T +i cs =I L .11第1期 刘松龄等:逆变器缓冲电路的设计与元件参数计算 当换流过程结束时,则有:u cs =1C s ∫i cs d t =V d +I L t f 2C s =u cs (0);L s 谐振放电过程列电路方程为:V d =L s d i d t +u cs =L s C s d 2u cs d t 2+u cs ,结合电路的初始条件:i (0)=I L ,u cs (0)=V d +I L t d 2C s .可求解得u cs (t )=V d +(u cs (0)-V d )co s (Ξ0t )+Z s i (0)sin (Ξ0t )= V d [(u cs (0)-V d )2+(Z s i (0))2]1 2sin (Ξ0t -Υ).式中,Z s =(L s C s )1 2,Ξ0=1 (L s C s )1 2,Υ=arc tan [(u cs (0)-V d ) Z s i (0)]1可求得,当Ξ0t -Υ=3.14 2时,电容C s 两端的电压峰值:V c spk =V d +[(u cs (0)-V d )2+Z s i (0)2]1 2,因而有C s =L s I L [V c spk -V d )2-(V cs (0)-V d )2]为所求,若忽略在换流期间u cs 的升高,可取:C s =L s I L(V c spk -V d )2.212 吸收二极管D s 的参数计算流过吸收二极管D s 的电流在开关管换流期间和L s 谐振期间的电流分别为:i D s (t )=i cs (t )=I L t t f ,0≤t ≤t f ,(1)i D s (t )=i cs (t )=C s d u cs d t=I L co s Ξ0t,,t f ≤t ≤Π 2Ξ0,(2)式(2)中忽略了换流期间的电压变化,电流波形如图5示,并由此可求:I D s =3T ∫3.14 2Ξ00i 2d s d t 1 2=3T I L [Π(1-sin2Ξ0t f ) 4Ξ0-t f 6]1 2.213 放电电阻R s 的参数计算吸收电容C s 的放电等效电路如图6示.由该等效电路列方程:(V cs -V d ) R s =i =-C s d u cs d t,结合初始条件u cs (0)=V c spk =V d +[(u cs (0)-V d )2+(Z s i (0)2]1 2,可求得在放电过程中u cs (t )=V d [1+∃V %exp (-t R s C s )],i R s =C s d u cs =∃V %exp (-t R s C s )V d R s ,21 中南民族学院学报(自然科学版) 第19卷P R s =3T s ∫T s 30i 2R s R s d t =12C s (∃V %)23f s .由主电路及其缓冲电路工作过程可知,对于三相公共的缓冲电路,其工作频率应为此3f s (即在T s 3内应放完C s 上的过电压),若假设在u cs =1.01时视为C s 上的过电压放电过程完成,且在限定∃V %=15%时可求得:R s =T s 3C s ln 15; P R s =1.5C s f s (∃V %V d )2.3 电路实例及其仿真结果在开关元件选用IGB T ,当选取V d =300V ,L s =200nH ,F s =10kH z ,C s =0.47ΛF ,I L =50A 的条件下进行了仿真实验,仿真波形如图7示.计算结果为:V c spk =332.6V ,∃V %=10.86%,P R =7.48W .可见理论计算结果和实验结果基本一致,验证了理论的正确性.4 结论通过仿真实验验证了理论分析的正确性,从而为逆变电路中的缓冲电路元件参数的正确选取提供了有效的依据.31第1期 刘松龄等:逆变器缓冲电路的设计与元件参数计算 41 中南民族学院学报(自然科学版) 第19卷参 考 文 献[1] 黄 俊.电力电子变流技术.北京:机械工业出版社,1994.156～159[2] 赵雅兴.电子线路、PSP I CE分析与设计.天津:天津大学出版社,1995.12D esign and Com ponen t Param etr ic Com pula tion of OvervoltageSnubberc ircu it on Tr ipha se I nverterL iu S ong ling X iong Chengy iAbstract T h is p ap er discu ssed overvo ltage snubber2circu it and its com pom en t p aram etric com p u lati on on tri p hase inverter,and gived it ou t of si m u lati on w avefo rm of s w itchcom ponen t overvo ltage.T he resu lt dem on strated the theo ry analysis exactly.It raised concrete calcu lati on fo rm u lae fo r com pom en t p aram etric exactly cho ice on tri p hase inverter. Keywords inverter;overvo ltage2p ro tect;snubber2circu itL iu Songli ng L ect.,D ep t.of E lectron ic Engineering,SCU FN,W uhan430074离心分离与激光分离1998年10月,在日本名古屋举行的第6届液体和气体中分离现象国际会议,主要涉及同位素分离中的2种方法,即离心分离和激光分离.总体形势是激光分离方法有些关键技术尚待解决,而离心分离的大部分关键技术已经解决.在离心分离方面,日本人透露了部分离心分离的历史情况,包括一些技术细节,如集装式离心机等.在会上发表的几篇文章中讨论了Iguasuu模型离心机分离U同位素的情况,并对物理参数的选择进行了分析.另有几篇文章中讨论了多组分离心分离问题,其中一些是以多组分U同位素为背景的,另一些则以分离稳定同位素为背景.此外,讨论了一些基本问题,如多组分同位素分离的价值函数等.在激光分离方面,日本人宣布停止M L IS方面的研究.在AVL IS方面,法国和日本学者的一些研究的设想很有启发性,如用多孔物质提高蒸发温度的方法.会上还有几位学者讨论了I CR方法.总之,离心分离仍然是U同位素分离最主要的方法.随着此会议的召开,实际离心机的参数已逐渐显露出来.法国的研究重点已经转移到离心分离方向;日本仍在研究2种分离方法,但激光分离已经集中到AVL IS方法上;理论研究方面,我国某些方面达到世界先进水平,但在离心分离方面对单机的实验研究、设计和材料等还须进一步研究.(严 肃)。
第五讲：缓冲电路及串并联应用
9
缓冲电路与器件串并联应用
——器件的串联与均压 器件的串联与均压 （ 1 ） 当单个器件的额定电压小于实际需要时，可 当单个器件的额定电压小于实际需要时 ， 以用多个同型号的器件相串联起来。 以用多个同型号的器件相串联起来。 （ 2） 相同的漏电流 ， 但由于器件特性的分散性 ， ） 相同的漏电流， 但由于器件特性的分散性， 各器件所承受的电压却不相等。 各器件所承受的电压却不相等。
13
缓冲电路与器件串并联应用
静态均流： •串联电阻均流。
•
•
动态均流： •解决方法是在器件支路中串入电感。
•
14
本章小结 作业： 作业： 共两题。 2.2、2.4，共两题。 额外作业： 额外作业：
收集资料，查询一个没有讲过的新器件，说明其机构、 收集资料，查询一个没有讲过的新器件，说明其机构、 开关特性、主要参数、 开关特性、主要参数、驱动电路等
e)三角形吸 收电路
8
缓冲电路与器件串并联应用
——电力电子器件的串并联 电力电子器件的串并联 对于大型的电力电子装置， （ 1 ） 对于大型的电力电子装置 ， 当单个器件的电 压或电流额定值满足不了要求时， 压或电流额定值满足不了要求时，或者考虑降低装置的 成本时，需要将几个电力电子器件串联或并联起来使用。 成本时， 需要将几个电力电子器件串联或并联起来使用。 由于各个器件之间在静、 （ 2 ） 由于各个器件之间在静 、 动态特性方面会存 在一定的差异，在串、并联组合在一起应用时， 在一定的差异，在串、并联组合在一起应用时，就会因 这些差异导致某些器件的损坏。 这些差异导致某些器件的损坏。 因此，需要采取一定措施加以保护。 （ 3 ） 因此 ， 需要采取一定措施加以保护 。 下面以 晶闸管为例介绍器件的串并联问题。 晶闸管为例介绍器件的串并联问题。
论述150MA-6Z4高压缓冲电路方案
论述150MA-6Z4高压缓冲电路方案第一篇：论述150MA-6Z4高压缓冲电路方案论述150MA-6Z4高压缓冲电路方案经过理论分析，结合实验实践中出现的情况，作出结论：此方案可以输出150毫安的电流值，但是会大大缩短电子管的使用寿命。
在保障产品可靠性以及使用寿命来讲，此方案不可行。
本文属个人见解，谨供参考。
一：分析6z4二极电子管的结构简析：6z4内部是由一只阴极和两只阳极组成。
两个阳极共用一个阴极，可以视其为“共阴极双二极管”。
两支阳极互不连通，各自独立。
做全波整流时，两个阳极各自使用其包围阴极的那一部分：各占一半。
二：根据手册参数计算验证：在手册中6z4最大整流电流75毫安，结合上述“各占一半”状况，分析如下：1：全波整流时，交流电输入，电流方向不同，各自是37.5毫安，输出直流75毫安2：作缓冲时，直流电输入电流方向相同，各自也是37.5毫安，输出也是75毫安3：根据欧姆定律：上述两种形式的电路形式，都可以在减小负载阻抗之后输出大于75毫安的电流值4：上述两种电路形式都是共用一个阴极，根据手册参数：输出大于75毫安电流值已超越手册要求。
达到150毫安的电流属于超耗运用，可靠程度、可使用周期均受到威胁。
据此得出此方案不可行依据一。
三：解剖各种类型电子管，对比内部结构：如果让6z4工作在输出150毫安的情况下，要求稳定可靠、长寿命，就旁热式阴极管而言，那么她的阴极表面积、灯丝加热功率、玻壳尺寸等等等、、恐怕要做得比现在大的多。
尽管大家都知道电子管在设计制造以及标注参数时都预留出较大余量，但是这个余量不是无限量，否则也就失去了实际意义，电子管之所以轻易不会被烧坏，和这个余量有很大关系！但是究竟用到什么程度为好，业内早有定论，在这里不再赘述。
通过对比各类电子管内部构件的体积、面积得出此方案不可行依据二。
四：理论探讨完毕之后通过实验验证：实验结果证实：此方案可以输出150毫安甚至更高的电流值，当市电235v，负载为30w的电烙铁，（冷态阻抗1k5），负载两端电压278v，通电工作后阳极出现红斑，阴极周围出现蓝色辉光，玻壳温度极高，玻壳内短时间内就发黑，数小时后在玻壳内部已逐渐形成镜面，甚至难以分辨灯丝是否亮起、、、、后果可想而知！电子管超耗运用的状况均已出现！通过实验验证得出此方案不可行依据三五：推论6z4并联输出150毫安很安全可靠延寿的出处及原因：如果有理论说6z4在输出150毫安的情况下依然会很安全甚至是还更加耐用，那么这个理论就是在照搬半导体二极管的应用才出现的“推论“，这是不恰当的。
缓冲电路
一、电力电子器件的保护措施
• １、过电流保护 • 2）过电流的产生 • 造成电力电子器件过电流的重要原因：电网电压波动太大、 管子损坏、缺相、过载等。 • 2）过电流保护措施 • 电力电子装置可能采用的几种过电流保护措施
一、电力电子器件的保护措施
一、电力电子器件的保护措施
二、缓冲电路
• １、缓冲电路的基本类型与结构 • 1）基本类型:开通缓冲和关断缓冲 • 2)基本设计思路 • 在器件开通时使电流缓升； 关断 时使电压缓升，减小开关过程中的 功率损耗。 • 2、开通缓冲电路
二、缓冲电路
3、关断缓冲电路：R三、电力电子器件的串、并联
１、晶闸管的串联 应采用均压措施 （１） 静态均压措施 （２） 动态均压措施 ２、晶闸管的并联 应采用均流措施
当需要同时串联和并联晶闸管时，通常采用先串后并的方法连接。
一、电力电子器件的保护措施
• （２） 过电压保护措施
二、缓冲电路
• 缓冲电路（一种开关辅助电路）， 是为避免器件流过过 大的电流和在其上出现过高的电压或为错开同时出现的电 压、电流的峰值区而设置的，将开关损耗由器件本身转移 至缓冲电路， 减小器件在开关过程中产生的过电压、过 电流、过热、du／dt 和di／dt ， 以确保器件安全、可 靠运行。
• ２、过电压保护 • （１） 过电压的产生 • 凡超过正常工作时电力电子装置应承受的最大峰值电压称 为过电压。有外因过电压和内因过电压 • １）外因过电压：主要来自雷击和系统中的操作过电压。 • ① 操作过电压： 由分闸、合闸等开关操作引起。 • ② 雷击过电压： 由雷击引起。 • ２）内因过电压：主要来自电力电子器件的开关过程。 • ① 换相过电压： 晶闸管或与全控型器件反并联的二极管 在换相结束后不能立刻恢复阻断， 会由线路电感在器件 两端感应出过电压。 • ② 关断过电压： 全控型器件关断时，正向电流迅速降低 而由线路电感在器件两端感应出的过电压。
缓冲电路笔记
有源滤波装置中逆变电路的设计_夏向阳在三相桥式逆变电路PWM调制控制中,IGBT模块由于开关速度快,开关频率高,动态损耗较大,关断过程中功率管上有时会出现危险的过电压,造成功率管的损坏.产生过电压主要有2个原因:关断浪涌电压和续流二极管恢复浪涌电压.关断浪涌电压是在关断瞬间因流过IGBT的电流被切断而产生的瞬态高压;而当续流二极管恢复反向阻断能力时会产生与关断浪涌电压相似的浪涌电压.如图1所示电路中,当上桥臂的IGBT模块IGBT1开通时,流过感性负载的电流IL不断增加.当该IGBT关断时,感性负载中的电流不可能发生突变,它必然通过下桥臂IGBT模块的续流二极管VD2流通.如果电路是理想的,即不存在寄生的杂散电感,IGBT1关断时其上的电压VCE1只会上升到比母线电压Ud高出一个二极管的压降值,随后VD2导通防止电压进一步增加.但在实际的功率电路中线路上存在有寄生的杂散电感,可以在图1所示电路中增加一个总值为LS的漏电感以模拟线路杂散电感的影响.当IGBT1关断时,电感LS阻止负载电流向VD2切换,在该电感两端产生阻止母线电流减少的电压VS(VS=LS *dLS/dt),电压的极性如图1所示,它与直流电源母线电压相叠加并以浪涌电压的形式加在IGBT1的两端.在极端情况下,该浪涌电压会超过IGBT1的额定值而导致它的损坏.续流二极管恢复时会产生与关断浪涌电压相似的浪涌电压.2.1缓冲回路的设计线路因杂散电感会产生的瞬态浪涌高压,这种浪涌电压如果不加以抑制,可能会造成功率开关器件的损坏.而减少这种浪涌电压的途径有2种,一是采用层状母线结构,降低母线寄生漏电感;另一种方法是安装缓冲电路.缓冲电路在IGBT关断时工作,起到提供旁路的作用,从而达到抑制尖峰电压的目的,同时还可以减小功率器件的开关损耗.因为引起功率电路上产生瞬时冲击电压的能量正比于1 /2LSi2[5].这里的LS为母线寄生电感,i为主电路工作电流.在保证工作电流i大小不变的条件下,为了降低这种能量,就必须减少主电路的寄生电感.因此选用了具有如下片状结构的IGBT,如图2所示.通过与宽排母线相连,很好地降低了线路电感。
5典型 缓冲电路
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上海理工电气工程系
19
2)为抑制关断期中电压过冲 2)为抑制关断期中电压过冲ΔU 为抑制关断期中电压过冲Δ
缓冲电路应折衷确定 LK值 此外在LK LK并联由 LK值，此外在LK并联由 RK和VDK组成的阻尼电 RK和VDK组成的阻尼电 uL反向期中 反向期中VDK 路，在uL反向期中VDK 正偏导通，LK中储能沿 正偏导通，LK中储能沿 RK释放 释放； IGBT并联 RK释放；与IGBT并联 Cs、Rs和VDs组成的 的Cs、Rs和VDs组成的 RCD电路 电路， LS中储能 RCD电路，将LS中储能 转移到Cs Cs中 Cs越大则 转移到Cs中，Cs越大则 电压过冲量Δ 越低。 电压过冲量ΔU越低。
上海理工电气工程系2013130在感性负载下igbt的开关环境相当恶劣不仅过高的开关损耗会导致器件过热还有可能产生关断过电压为保障器件安全设计者可采用具有更大soa的器件但这在技术和经济上都是欠妥当的较为合理的做法是设法改变器件的负载动态轨迹减轻器件在开关过程中的功率负担在电路中加入缓冲电路便是一种有效措施
布线电感Ls包含缓压电容 的寄生电感和电路的引线电感 布线电感 包含缓压电容Cs的寄生电感和电路的引线电感，在 包含缓压电容 的寄生电感和电路的引线电感， 大容量电路中必须考虑(类似于 类似于GTO电路 。 电路)。 大容量电路中必须考虑 类似于 电路
2011-8-15 上海理工电气工程系 5
3.5.3 开关电路的基本状态
上海理工电气工程系 11
与实 际方 向相 反
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开通换流期小结
因为有了开 通缓冲电路 Uce下降 ，在Uce下降 期中，电流ic 期中，电流ic 主要为ics ics， 主要为ics， 这样就改善 了器件的开 通环境。 通环境。
DCAC逆变电路及原理总结
u VT 2,3
LT使V1、V4不能立刻关断，电流有一个 O
减小过程。V2、V3电流有一个增大过程。 4个IGBT全部导通，负载电容电压经两个
u
VT 1,4
t
并联的放电回路同时放电。
O
t
LVTT12、、VVTT14、、VLTT43到、CL。T3
到
C
；
另
一
个
经
LT2
、
u
AB
O
t
图5－13并联谐振式逆变
(a) 开通损耗波形 (b) 关断损耗波形
h
26
I GB T 逆变器的开关损耗
每个脉冲 I GB T 的开通损耗近似为( mJ )：
每个脉冲 I GB T 的关断损耗近似为：
每个脉冲二极管的关断损耗近似为：
I GB T 的总开关损耗可近似表示为：
式中 fsw———逆变器的载波频率
h
27
缓冲电路的几种类型
uioo O
io
t3uo
t1 t2
t
图5-7 单相全桥逆变
b)
电路的移相调压方式
h
17
单相电压型逆变电路
3） 带中心抽头变压器的逆变电路
交替驱动两个IGBT，经变压器耦合给 负载加上矩形波交流电压。 两个二极管的作用也是提供无功能量 的反馈通道。
图5-8 带中心抽头变压器的逆变电路
Ud和负载参数相同，变压器匝比为1：1：1时，uo和io波 桥逆变电路完全相同。
t
图5-7 单相全桥逆变
b)
电路的移相调电压型全桥逆变电路的特点
(1)直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动。 (2)输出电压幅值为Ud的矩形波，负载上的功率为半桥逆变器的4倍，输出电 流因负载阻抗不同而不同。 (3)阻感负载时需提供无功功率。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供 通道，逆变桥各臂并联反馈二极管。
缓冲电路
缓冲电路设计方法1. RCD 缓冲电路∙Lm=L1+L2 ∙Ls∙Cs∙Ds∙Rs ：：：：：电源线的线电感缓冲电路电感缓冲电容缓冲二极管缓冲电阻2. 关断波形∙Io∙Vcesp∙Vcep∙Ed∙Vfp(Ds)：：：：：集电极关断电流Ls引起的尖峰电压峰值Cs充电的峰值电压电源电压缓冲二极管的正向恢复电压∙Vfp(Ds)∙Ls应尽量小应尽量小∙Lm∙Cs应尽量小应足够大3. 缓冲电路的选择(1)缓冲电容(Cs)∙Lm∙Io∙Vcep：：1μH/m2×Ic(Rated)0.9×Vces400V for AC 220V, 800V for AC 440VEd ：：(2)缓冲电阻(Rs)·f:开关频率4. 缓冲电路类型5. 缓冲参数表1000V/GTR: Z- 系列型号Ic(DC) Vces 缓冲器类型Cs(Ed=650V)Rs(Lm=1μH,f=15kHz)Ds2DI30Z-100 30A600VA(Lm=0.5μH)0.033 μF- -2DI50Z-100 50A 0.094 μF- -2DI75Z-100 75AB(Lm=1.0μH)0.15 μF 1.2kΩ/60W ERG27-102DI100Z-100 100A 0.22 μF 1.0kΩ/100W ERG27-10 2DI150Z-100 150A 0.56 μF330Ω/230W ERG27-101DI200Z-100 200AC(Lm=1.0μH)2.7 μF68Ω/400WERG27-10ERG77-101DI300Z-100 300A 6.4 μF33Ω/900W ERG27-10 ERG77-101200V/GTR: Z- 系列型号Ic(DC) Vces 缓冲器类型Cs(Ed=800V)Rs(Lm=1μH,f=15kHz)Ds2DI30Z-120 30A1200VA(Lm=0.5μH)0.022 μF- -2DI50Z-120 50A 0.068 μF- -2DI75Z-120 75AB(Lm=1.0μH)0.1 μF 2.2kΩ/60W ERG28-122DI100Z-120 100A 0.47 μF330Ω/100W ERG28-12 2DI150Z-120 150A 0.56 μF330Ω/230W ERG28-121DI200Z-120 200AC(Lm=1.0μH)2.2 μF68Ω/400WERG28-12ERG78-121DI300Z-120 300A 4.7 μF33Ω/900W ERG28-12 ERG78-12600V/IGBT系列 *（L/F系列，部分N系列）型号Ic(DC) Vces 缓冲器类型Cs(Ed=400V)Rs(Lm=1μH,f=15kHz)Ds6MBI10*-060 10A600V A(L m=0.5μH)0.033μF- -6MBI15*-060 15A 0.1μF- - 6MBI20*-060 20A 0.16μF- - 6MBI30*-060 30A 0.33μF- -6MBI50*-06050A 1.0μF- -2MBI50*-060 0.33μF- -6MBI75*-06075AB(Lm=1.0μH)1.6μF16Ω/420W ERE24-062MBI75*-060 0.47μF56Ω/420W ERE24-066MBI100*-060100A 2.2μF10Ω/750W ERE24-062MBI100*-060 0.68μF22Ω/750W ERE24-06 2MBI150*-060 150A 1.8μF16Ω/1.7kW ERE24-06 2MBI200*-060 200A 3.3μF 6.8Ω/3.0kW ERE24-062MBI300*-060 300AC(Lm=1.0μH)10.0μF 2.2Ω/6.8kWERE24-06ERE74-062MBI400*-060 400A 18.0μF 1.6Ω/12kW ERE24-06×2P ERE74-06×2P1200V/IGBT 系列 *（L/F 系列，部分N 系列）型号Ic(DC)Vces缓冲器类型 Cs(Ed=800V)Rs (Lm=1μH,f=15kHz)Ds 6MBI8*-120 8A 1200VA (Lm=0.5μH)0.0068μF - - 6MBI15*-120 15A 0.022μF - - 6MBI25*-120 25A 0.068μF - - 2MBI25*-120 30A 0.022μF - - 6MBI50*-120 50A 0.068μF - -2MBI75*-12075AB (Lm=1.0μH)0.1μF 220Ω/420W ERG28-12 2MBI100*-120 100A 0.47μF 56Ω/750W ERG28-12 2MBI150*-120 150A 0.56μF 47Ω/1.7kW ERG28-12 1MBI200*-120 200A C (Lm=1.0μH)2.2μF 10Ω/3.0kW ERG28-12 ERG78-12 1MBI300*-120 300A4.7μF5.6Ω/6.8kWERG28-12 ERG78-126. 低电感线路的基本结构(1) 叠层导线板(2) 叠层导线条7. 电容缓冲器电路（集中缓冲)缓冲电容的选择∙ L ∙ Io ∙Vceo ∙Ed：分布电感 ：关断时的Ic ：尖峰电压 ：DC 电源电压8. 集中缓冲器电容（参考值）元件规格栅极驱动条件电源电路的分布电感缓冲电容-Vge(V) Rg(Ω)(μH)(μF)600V50A5―15≥51- 0.47 75A ≥33100A ≥24150A ≥16 ≤0.2 1.5 200A ≥9.1 ≤0.16 2.2 300A ≥6.8 ≤0.1 3.3 400A ≥4.7 ≤0.08 4.71200V50A5―15≥24- 0.47 75A ≥16100A ≥9.1150A ≥5.6 ≤0.2 1.5 200A ≥4.7 ≤0.16 2.2 300A ≥2.7 ≤0.1 3.3。
一种新颖缓冲电路分析及参数计算
．
图 １ ｄ ｌｎ ｅａ ｄ缓 冲 电路原 理 图 Ｕｎ
的缓冲 电路 中性能较优 ，特 别是在逆变桥臂模块 中使用优点更为突 出。本文就此 电路 的工作状态 进行较详细 的分析 ，介绍元件的选择方法 ，并就 该电路效果进行 了仿真研究 。
２ 缓冲 电路工作 状态 分析
图１ 所示为 Ｕ ｄ ｌ ｎ 缓冲 电路 图， ｎｅａ ｄ 假设开 关
管的工作频率足够 高，负载电流 Ｉ在一个开关周 ｚ
ＨｕＱｉ ｇ ； ＬｕＸｉｏ ｉｇ ａ ｎ ｉ ａｐｎ
（ Ｈ ａ ｇ ｈ Ｉｓｔｔ ｆ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ， ｕ ｎ ｓｉ ３ ０ ３， ｈｎ … ｕ ｎ ｓｉ ｎｔｕｅｏ ｃｎ ｌｇ ｉ Ｔ Ｈ ａ ｇｈ ５ ０ Ｃ ｉａ； ４
［ Ｗ ｕ ａ ｉｅ ｓｔ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｄＥｎ ｉｅ ｒｎ Ｗ ｕ ａ ３ ０ ３， ｈｎ ） ｈ ｎＵｎ ｖ ｒ ｉ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｇｎ ｅｉ ｇ ｙ ｈ ｎ４ ０ ７ Ｃ ｉａ
Ｒ Ｄ缓冲 电路虽然结构最简单，价格最便宜 ， Ｃ 但 由于 电阻消耗 了能量 ，效率低下，在各种软 开关
技 Байду номын сангаас 中性 能最 差 ；无 源无 损 缓冲 电路 包 含 有 开通
冲 电路既不使用有源器件 ，也不使用耗 能元件 ， 其结构与 Ｒ Ｄ一样简单 ，效率与有源缓冲 电路、 Ｃ
谐 振 变 换 器 一 样 高 ， 电磁 干扰 小 、造 价 低 、性 能 好 、可 靠性 高 ， 因而 获 得 了广 泛 的应 用 。作 为 无
1.7电力电子器件的缓冲电路
tF t0
t0:正向 电流降 为零的 时刻
IRP a)
U RP
t2:电流变 化率接近 于零的时 刻
☞电力二极管并不能立即关断，而是须经 过一段短暂的时间才能重新获得反向阻断能力， 进入截止状态。 ☞在关断之前有较大的反向电流出现，并 伴随有明显的反向电压过冲。 ☞延迟时间：td=t1-t0 电流下降时间：tf =t2- t1 反向恢复时间：trr=td+ tf
+E R VD ud L
复习：二极管的导通动态特性，有正向恢 复时间tfr
i
i
F
GTR
2V 0 t fr t
2015-5-22
5
1.7.2 全控器件的缓冲电路
+E R VD ud L
GTR
功率
无缓冲时电路的开通工作情况 假定：ID+IC=Io恒定，
IC开始线性增加，ID线性减少，在 ID=0前，VD一直导通，Uce=E，P较 大，发热
C L VT
2015-5-22 3
R
左图中的阻容电路即有抑制电流 上升率和电压上升率功能。
1.7.2 全控器件的缓冲电路
+E R VD ud L
图中RL为负载
工作过程稳态分析： GTR饱和通 GTR截止 二极管作用：续流
GTR
无缓冲时电路的工作情况
2015-5-22 4
1.7.2 全控器件的缓冲电路
1.7 电力电子器件的缓冲电路
电力电子器件 的缓冲电路
1.7.1 晶闸管 的缓冲电路
1.7.2 全控 器件的缓 冲电路
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1
缓冲电路
■缓冲电路（Snubber Circuit）又称为吸收电路，其作用是抑制 电力电子器件过电压du/dt或者过电流di/dt，减小器件的开关损 耗。 ■分类 ◆分关断缓冲电路和开通缓冲电路 ☞关断缓冲电路：又称为du/dt抑制电路，用于吸收器件的关 断过电压和换相过电压，抑制du/dt，减小关断损耗。 ☞开通缓冲电路：又称为di/dt抑制电路，用于抑制器件开通 时的电流过冲和di/dt，减小器件的开通损耗。 ☞复合缓冲电路：关断缓冲电路和开通缓冲电路结合在一起。 ◆还可分为耗能式缓冲电路和馈能式缓冲电路 ☞耗能式缓冲电路 ：缓冲电路中储能元件的能量消耗在其吸 收电阻上。 ☞馈能式缓冲电路 ：缓冲电路能将其储能元件的能量回馈给 负载或电源，也称无损吸收电路。 2 2015-5-22
缓冲电路——精选推荐
开关器件在开关过程中，除了du/dt和di/dt有限制外，还有电压、电流、功耗等参数的限制。
采用缓冲电路可以有效的减小开关损耗、抑制过电压，过电流。
由于MOSFET器件允许短路时间一般在微秒级，快速熔断器的保护不适合。
开关器件在承受过电压时，内部PN结被雪崩击穿，会造成器件短路，因此过电压必然导致过电流，器件过电流后，器件功率损耗增加，温度升高，导致内波PN结层烧坏，使器件永久损坏。
过压的产生主要有以下几个方面：1、雷击、高压断路器动作等引起的冲击电压，也称浪涌电压，一般持续时间在微秒级到毫秒级。
2、变流输出侧在大电流情况下切断（如切断大的感性负载），将引起输出侧的过电压。
3、器件换相过程中，因电容和电感共同作用引起器件两端过电压。
（电力电子技术及应用P65）针对功率器件过电压的保护，主要有缓冲吸收电路和稳压元件吸收电路。
缓冲吸收电路主要用于高频率、短时间的场合。
常用缓冲电路为RC缓冲电路。
在任意一个开关时序中，有三个MOSFET开通，且功率器件为串联形式，并且与电感串联组成回路。
因此只需要在RC缓冲电路的基础上并联一个电阻，就具有了动态均压的功能。
如下图所示。
同时选取相同功率器件IRFP460。
缓冲电路的主要形式有如下图四种。
下图a所示，在小功率场合，一般只需要在开关器件并联一个小电容（一般小于0.47uF），就能达到良好的缓冲效果，并联的电容能够吸收开关管关断时产生的电压尖峰，并且储存起来，在开关管下一次导通时，电容释放能量。
a)b)c)d) 1S2SC1S2SC1SR2SR1SDSD1S2SR开关器件在导通瞬间，电容放电，将产生较大电流冲击，容易损坏器件，可以串联一个限流电阻Rs构成电阻电容吸收式缓冲电路（RC缓冲电路），如上图b所示。
开关器件可上下两个桥臂共用一个RC缓冲电路，每个开关器件独立使用一个RC缓冲电路效果更好。
参数选择在一个开关周期内，设母线线路电感为Lm，由于开关器件为反相串联，在一个开关周期反相串联的一对开关管中只有一个开关管有开通和关断的过程，另一个开关管一直关断，设电容Cs1（或Cs2）充电后电压为Ed，在开关器件关断过程中，会在线路电感Lm两端产生反相电动势Lmdi/dt，使母线产生一个尖峰电压，这个电压迅速通过电阻Rs1（或Rs2）对Cs1（或Cs2）充电，电容吸收电压，储存能量。
缓冲电路的作用与基本类型
1、缓冲电路的作用与基本类型电力电子器件的缓冲电路(snubber circuit)又称吸收电路，它是电力电子器件的一种重要的保护电路，不仅用于半控型器件的保护，而且在全控型器件（如GTR、GTO、功率MOSFET和IGBT等）的应用技术中起着重要的作用。
晶闸管开通时，为了防止过大的电流上升率而烧坏器件，往往在主电路中串入一个扼流电感，以限制过大的di/dt，串联电感及其配件组成了开通缓冲电路，或称串联缓冲电路。
晶闸管关断时，电源|稳压器电压突加在管子上，为了抑制瞬时过电压和过大的电压上升率，以防止晶闸管内部流过过大的结电容电流而误触发，需要在晶闸管的两端并联一个RC网络，构成关断缓冲电路，或称并联缓冲电路。
GTR、GTO等全控型自关断器件在实际使用中都必须配用开通和关断缓冲电路；但其作用与晶闸管的缓冲电路有所不同，电路结构也有差别。
主要原因是全控型器件的工作频率要比晶闸管高得多，因此开通与关断损耗是影响这种开关器件正常运行的重要因素之一。
例如，GTR在动态开关过程中易产生二次击穿的现象，这种现象又与开关损耗直接相关。
所以减少全控器件的开关损耗至关重要，缓冲电路的主要作用正是如此，也就是说GTR和功率MOSFET用缓冲电路抑制di/dt和du/dt，主要是为了改变器件的开关轨迹，使开关损耗减少，进而使器件可靠地运行。
图1(a)是没有缓冲电路时GTR开关过程中集电极电压uCE和集电极电流iC 的波形，由图可见开通和关断过程中都存在uCE和iC同时达到最大值的时刻；因此出现了瞬时的最大开关损耗功率Pon和Poff，从而危及器件的安全。
所以，应采用开通和关断缓冲电路，抑制开通时的di/dt，降低关断时的du/dt，使uCE 和iC的最大值不会同时出现。
图1(b)是GTR开关过程中的uCE和iC的轨迹，其中轨迹1和2是没有缓冲电路的情况，开通时uCE由UCC（电源电压）经矩形轨迹降到0，相应地iC由0升到ICM；关断时iC由ICM经矩形轨迹降到0，相应地uCE由0升高到UCC。
缓冲电路的设计
缓冲保护电路的选择一、基本概念缓冲电路又称为吸收电路，主要是用于抑制器件在开关过程中产生的过电压du/dt或者过电流di/dt，减小器件的损耗。
缓冲电路又可分为关断缓冲电路（过电压抑制电路）和开通缓冲电路（过电流抑制电路），而我们一般所说指的缓冲电路是关断缓冲电路，开通缓冲电路一般也称为di/dt过电流抑制电路。
二、电路选择及设计缓冲方法：一是减小漏电感,二是耗散过电压能量或者使能量反馈回电源中。
目前常用的2种缓冲电路分别为RCD缓冲电路和LCD缓冲电路，综合考虑2者的特性以及成本，决定使用RCD缓冲电路。
有缓冲电路的情况下，T 关断时，UCE 升高，负载电流通过Don，向Con 充电，对T 具有分流作用，减轻T的电流负担，同时由于Con 的电压惯性，可以抑制dUCE/dt，并且吸收电感所释放出的尖峰过电压能量。
T 开通时缓冲电容Con 先通过Ron向T 放电，使电流形成一个上升小台阶，此后因为有di/dt 抑制电路Loff的存在，i的上升速度减慢。
Ron 的作用是在T 开通期间限制放电电流的大小，应使Con 尽快放电到零，为T 下次关断时吸收能量做好准备。
RoffDoff 是在T 关断时为Loff 中的磁场能量提供放电回路而设置的续流通道三、参数计算T 关断时电容C 充电能量为E=0.5 CU2CE=0.5I C U CE(t r+t f)可以计算得到电容：C=I C( t r+t f)/U CER<t on/3C且有R≥U CE/0.25I c I C=40A U CE=673V t on<50ns 带入计算可得C=0.25μF R= 30Ω二极管采用快恢复二极管，保证足够的额定电压和电流。
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(B) 缓流电感Lk的选择 缓流电感Lk Lk的选择
由前述，Lk可减低开通损耗，但却产生关断电 由前述，Lk可减低开通损耗， 可减低开通损耗 压过冲Δ 故可按器件耐压来选择Lk Lk， 压过冲ΔU，故可按器件耐压来选择Lk，设关断前存 储在Lk中的磁能在VG关断时完全转化为Cs中电能， Lk中的磁能在VG关断时完全转化为Cs中电能 储在Lk中的磁能在VG关断时完全转化为Cs中电能， 则有
3.5.7 缓冲电路参数的选择
根据上述分析，对缓冲电路参数选择必须 根据上述分析， 注意以下几点： 注意以下几点： 1) 缓冲电路参数对电路开通和关断性能都 会产生影响，但效果相悖， Lk可使iL在开 可使iL 会产生影响，但效果相悖，如Lk可使iL在开 通中缓升，却在关断中产生Δ Cs可使 可使uce 通中缓升，却在关断中产生ΔU；Cs可使uce 在关断时缓升，却使ic ic在开通时叠加放电电 在关断时缓升，却使ic在开通时叠加放电电 流等， 流等，故选择参数应兼顾器件开通和关断两 方面。 方面。
2011-8-15
上海理工电气工程系
2
（A) 缓压电容Cs的选择 缓压电容Cs Cs的选择
设VG关断中ic无拖尾 VG关断中ic无拖尾 关断中ic 并按线性下降，其时间为tf tf， 并按线性下降，其时间为tf， Cs作用下uce缓升至Ud的 作用下uce缓升至Ud 在Cs作用下uce缓升至Ud的 时间为τ，显然τ值随Cs而变 时间为τ 显然τ值随Cs而变 Cs 并如左图所示( 并如左图所示(图中电量波形 对应于LK=Ls=0) LK=Ls=0)， 对应于LK=Ls=0)，记比值 /tf=Kc， Kc<1、Kc=1、 τ/tf=Kc，有Kc<1、Kc=1、 Kc>1三种情况 经分析， 三种情况， Kc>1三种情况，经分析， Kc与Cs间的关系可表示为： Kc与Cs间的关系可表示为： 间的关系可表示为
2011-8-15 上海理工电气工程系 1
2) 缓冲电路的参数计算
缓冲电路的加入可降低器件( 缓冲电路的加入可降低器件(含 IGBT和VDo)的开关损耗 的开关损耗， IGBT和VDo)的开关损耗，但由于缓冲 电路自身有损耗，若参数选择不当， 电路自身有损耗，若参数选择不当，可 能使电路总损耗比无缓冲时更大， 能使电路总损耗比无缓冲时更大，这自 然是不希望出现的事， 然是不希望出现的事，故参数选择时应 统筹器件和缓冲电路两方面。 统筹器件和缓冲电路两方面。
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缓压电容Cs 缓压电容Cs的选择 Cs的选择
由左图可见，尽管P1随 由左图可见，尽管P1随 P1 Kc的增大而减小 的增大而减小， P2却 Kc的增大而减小，但P2却 增大得更快， 增大得更快，因而出现 P3/Po>1的局面 的局面。 P3/Po>1的局面。也即当 Cs选值过高时 选值过高时， Cs选值过高时，开关电路 的损耗反而增大。 的损耗反而增大。为保 P3/Po<1， P3/Po<1，应选择 Kc(0.67~1.2)并根据所选 Kc(0.67~1.2)并根据所选 Kc值按上式(1-89)确定 值按上式(1 确定Cs Kc值按上式(1-89)确定Cs 值。
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上海理工示为： Kc与Cs间的关系可表示为： 间的关系可表示为
CS ( K C = 1) C SN CS KC = ( K C < 1) C SN 1 CS + 1 ( K C > 1) 2 C SN I 0t f 关断过程的电 式中 C SN = 流下降时间 2U d
上式表明：Kc与Cs的关系与自身的取值范围有关 上式表明：Kc与Cs的关系与自身的取值范围有关
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电流损耗与Kc 电流损耗与Kc的关系 Kc的关系
Po是无关断缓冲电 Po是无关断缓冲电 路时的开关电路关断损 P1是有关断缓冲电 耗，P1是有关断缓冲电 路时的器件关断损耗， 路时的器件关断损耗， P2是关断缓冲电路的损 P2是关断缓冲电路的损 P3是有关断缓冲电 耗，P3是有关断缓冲电 路时开关电路总关断损 耗。
1 2 1 I 0 LK = C S ∆ U 2 2 2
2
∆U LK = C S I0 ∆ U = U cem
U ces −Ud = −Ud KV
Kv为安全系数；Uces为 Kv为安全系数；Uces为IGBT 正向阻断电压额定值 为安全系数
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4τ S ≤ τ m
RS ≤
式中， IGBT最短导通时间 最短导通时间。 式中， S = RS CS ， τm是IGBT最短导通时间。 τ 由上式有： 由上式有： τm
4CS
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（C)限流电阻Rs的选择 C)限流电阻Rs的选择 限流电阻Rs
为抑制Cs在IGBT开通时放电电流幅值以减低 为抑制Cs在IGBT开通时放电电流幅值以减低 Cs 开通损耗，希望有较大的Rs Rs值 开通损耗，希望有较大的Rs值，但必须保证在 IGBT导通期中,Cs中电荷能沿Rs释放完毕 导通期中,Cs中电荷能沿Rs释放完毕。 IGBT导通期中,Cs中电荷能沿Rs释放完毕。为此 放电回路的时间常数应满足