提高太陽(yáng)能逆變器效能的IGBT選擇方法

表 1顯示了四個(gè)擁有相同尺寸的IGBT的參數值。前三個(gè)IGBT采用同樣的平面式技術(shù)，但使用不同的壽命復合控制計量。從表中可見(jiàn)，標準速度的IGBT具有最低Vce(on) ，但與快速和超速平面式IGBT相比，標準速度的IGBT下降時(shí)間最慢。第四個(gè)IGBT是經(jīng)優(yōu)化的槽柵IGBT，能夠為太陽(yáng)能逆變器這類(lèi)高頻率切換應用提供低導通和開(kāi)關(guān)損耗。請注意，槽柵IGBT的Vce(on) 和總切換損耗 (Ets) 比超速平面式IGBT低。

高壓側IGBT

前文討論了高壓側 IGBT在20kHz或以上頻率進(jìn)行切換。假設設計一個(gè)擁有230V交流輸出的1.5kW 太陽(yáng)能逆變器，表1中哪種IGBT具有最低的功耗呢?圖4顯示了IGBT在20kHz進(jìn)行切換的功耗分析，由此可見(jiàn)超速平面式IGBT比其它兩種平面式 IGBT具有更低的總功耗。

在20kHz下，開(kāi)關(guān)損耗明顯成為總功耗的重要部分。同時(shí)，標準速度IGBT的導通損耗雖然最低，但其開(kāi)關(guān)損耗卻最大，并不適合充當高壓側IGBT。

最新的600V 槽柵IGBT 專(zhuān)為20kHz的切換進(jìn)行了優(yōu)化。如圖五所示，這種IGBT比以往的平面式IGBT提供較低的總功耗。因此，為了讓太陽(yáng)能逆變器的設計能夠達到最高效率，槽柵IGBT是高壓側IGBT的首選元件。

低壓側IGBT

低壓側IGBT同樣有同一問(wèn)題。究竟哪一種IGBT才能提供最低的功耗?由于這些IGBT只會(huì )進(jìn)行50Hz或60Hz切換，如圖5所示，標準速度IGBT可提供最低的功耗。雖然標準IGBT會(huì )帶來(lái)一些開(kāi)關(guān)損耗，但數值并不足以影響IGBT的總功耗。事實(shí)上，最新的槽柵IGBT仍然擁有較高的功耗，因為這一代的槽柵IGBT專(zhuān)門(mén)針對高頻率應用而設計，以平衡開(kāi)關(guān)和導通損耗為目標。因此，對低壓側IGBT來(lái)說(shuō)，標準速度平面式IGBT仍然是必然選擇。

本文小結

本文分析了太陽(yáng)能逆變器應用的全橋拓撲。這種拓撲利用正弦脈寬調制技術(shù)，在高于20kHz情況下，為高壓側IGBT 進(jìn)行轉換。支線(xiàn)的低壓側IGBT決于輸出頻率要求，在50Hz或60Hz進(jìn)行轉換。若挑選最新的600V槽柵IGBT，其總功耗將會(huì )在20kHz下達到最低。在低壓側IGBT方面，標準速度平面式IGBT是最佳選擇。標準速度IGBT在50Hz或60Hz下?lián)碛凶畹偷膶〒p耗，其開(kāi)關(guān)損耗對整體功耗來(lái)說(shuō)微不足道。因此，工程師只要正確選擇IGBT組合， 就能將太陽(yáng)能逆變器應用的功耗降至最低。