IGBT構成的交流傳動(dòng)逆變器的設計

2．1 保護電路原理分析
以開(kāi)關(guān)管T1關(guān)斷時(shí)刻為起點(diǎn)來(lái)分析吸收電路的工作原理，其工作過(guò)程可分為：線(xiàn)性化換流、母線(xiàn)寄生電感Lp諧振能量和吸收電容Cs放點(diǎn)共3個(gè)階段。
線(xiàn)性化換流階段從開(kāi)關(guān)管T1接收關(guān)斷信號開(kāi)始到開(kāi)關(guān)管T1全截止結束。流過(guò)母線(xiàn)寄生電感Lp的母線(xiàn)電流經(jīng)T1和吸收電路2條支路分流。
在線(xiàn)性化換流階段結束后，開(kāi)關(guān)管T1完全截止。此時(shí)，主回路寄生電感Lp與吸收電容Cs產(chǎn)生諧振，Lp中儲存的能量向Cs轉移。當吸收電容上電壓達到最大值，即諧振峰值時(shí)，諧振電流i為零，吸收電路二極管D2截止，箝位電壓防止有振蕩。
在第二階段結束之后，吸收電容Cs上過(guò)沖能量通過(guò)吸收電阻R、電源和負載放電。在放電過(guò)程中，近似認為負載是恒流源。
2．2 元件參數選取
a．緩沖電容Cs選取
緩沖電路中緩沖電容Cs的電容取值為：

其中，L是主電路的寄生電感，Io為IGBT關(guān)斷時(shí)的集電極電流，VCEP是緩沖電容器電壓最終到達值，Ed為直流電源電壓。
b．緩沖電阻Rs的取值
緩沖電阻的作用是在IGBI下一次關(guān)斷前，將緩沖電容器電荷釋放。因此在IGBT進(jìn)行下一次動(dòng)作之前，在儲存電荷的90％放電條件下，緩沖電阻取值公式應滿(mǎn)足下列公式：

其中，f為交換頻率。

3 驅動(dòng)電路結構
要保證IGBT工作可靠，其驅動(dòng)電路起著(zhù)至關(guān)重要的作用。
3．1 IGBT驅動(dòng)電路要求
IGBT驅動(dòng)電路的基本要求主要有以下幾點(diǎn)：
(1)驅動(dòng)電路必須十分可靠，要保證為IGBT的柵極電容提供一個(gè)低阻抗的充放電回路；
(2)在滿(mǎn)足開(kāi)關(guān)特性和功耗允許的情況下，門(mén)極電阻可以適當增大，用于限制瞬時(shí)壓降尖峰；
(3)驅動(dòng)電路能夠傳遞kHz級的高頻脈沖信號；
(4)IGBT門(mén)極與發(fā)射極電壓極限壓降為±20V。通常選用正向驅動(dòng)電壓為+15 V，反向驅動(dòng)電壓為-8V。
3．2 M57959L構成的驅動(dòng)電路
根據上述驅動(dòng)電路設計原則，按照不同要求可以設計出多種形式的驅動(dòng)電路。常用的驅動(dòng)電路有分立元件構成的驅動(dòng)電路和專(zhuān)用集成驅動(dòng)電路。相對于分立元件構成的驅動(dòng)電路，專(zhuān)用集成驅動(dòng)電路抗干擾能力強、集成化程度高、速度快、保護功能完善，可實(shí)現IGBT的最佳驅動(dòng)。
M57959L是日本三菱公司生產(chǎn)的混合集成IGBT驅動(dòng)器，其內部原理結構如圖4所示。它由高速光電隔離輸入，絕緣強度高，可與TTL電平兼容。內藏定時(shí)邏輯短路保護電路，并具有保護延時(shí)特性。芯片由正負電源供電，克服了單電源供電時(shí)負電壓不穩的缺點(diǎn)，驅動(dòng)功率大，可驅動(dòng)200A／600V或100A／1200V的IGBT模塊。由M57959L構成的驅動(dòng)電路如圖5所示。