風(fēng)機變流器中IGBT驅動(dòng)窄脈沖的影響與限制

目前大功率變流器死區時(shí)間一般設置為4μs左右，反并聯(lián)二極管由于存在死區，導通時(shí)間至少為兩個(gè)死區時(shí)間(8μs)，不會(huì )出現窄脈沖導通。但以圖1中a相為例，當輸出電流在過(guò)零換流時(shí)，ia方向不確定，故此時(shí)VD1，VD2均可能導通。若導通順序為VD1→VD2→V1或VD2→VD1→ V2時(shí)，二極管同樣會(huì )出現窄脈沖導通。但該情況發(fā)生時(shí)，二極管中流過(guò)電流很小，不會(huì )產(chǎn)生明顯的振蕩或浪涌尖峰。
IGBT驅動(dòng)器一般都缺乏對反并聯(lián)二極管的足夠保護，故需特別關(guān)注大電流情況下，IGBT的驅動(dòng)信號由于干擾或軟件設置錯誤等原因出現的微秒級及以下的關(guān)斷窄脈沖。此時(shí)，相當于同橋臂另一只IGBT的反并聯(lián)二極管出現未完全導通就立即關(guān)斷的行為，進(jìn)而產(chǎn)生很大的du／dt和振蕩，多次反復后，將對IGBT模塊可靠運行產(chǎn)生很大威脅。這可能是IGBT模塊運行損壞的一個(gè)重要原因。

5 相關(guān)測試
由于窄脈沖對IGBT模塊的危害大小受驅動(dòng)電阻、母排寄生電感、輸出電流等影響。為了進(jìn)一步深入理解窄脈沖發(fā)生時(shí)的一些波形，以FF 1000R17模塊為例，對驅動(dòng)窄脈沖進(jìn)行測試。測試時(shí)直流側電容電壓1 009 V，測試脈寬1．7μs，圖5a為測試結果。其中，μG為IGBT門(mén)極驅動(dòng)；uCE為IGBT CE端電壓；i為IGBT電流?？梢?jiàn)，測試脈寬為1．7μs時(shí)，uCE關(guān)斷尖峰達到1．24 kV。為安全考慮，在反并聯(lián)二極管窄脈沖測試時(shí)降低直流側電壓至500 V，測試電流限定在250A以下，測試脈寬1．7μs，圖5b為測試結果。其中，μGZ為下側ICBT門(mén)極驅動(dòng)；uCE1，uCE2皿分別為上側和下側IGBT CE端電壓?？梢?jiàn)，在反并聯(lián)二極管窄脈沖測試情況下，IGBT端電壓不僅達到了直流側電壓的1．4倍左右，驅動(dòng)信號本身也受到了嚴重干擾，且振蕩非常嚴重。

6 結論
分析了大功率風(fēng)機變流器中窄脈沖對IGBT可靠運行帶來(lái)的嚴重危害，特別指出應充分關(guān)注反并聯(lián)二極管的窄脈沖行為。進(jìn)一步分析了在矢量調制過(guò)程中窄脈沖產(chǎn)生原因和限制方法，以及死區不對稱(chēng)設置對觸發(fā)脈寬和關(guān)斷脈寬的不同影響。對窄脈沖問(wèn)題分析和避免有一定參考意義。