IGBT光伏發(fā)電逆變電路
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具體實(shí)施如下：采用Rg2和VD1串聯(lián)再與Rg1并聯(lián)，當IGBT導通時(shí)，由驅動(dòng)電路內部EXB841的3腳輸出正電壓，VD1導通，Rg1和Rg2共同工作，因為并聯(lián)后的總電阻小于每一個(gè)支路的分電阻，所以串聯(lián)在柵極上的總電阻Rg的值比Rg1，Rg2的值都要小，這樣使得開(kāi)關(guān)時(shí)間和開(kāi)關(guān)損耗隨著(zhù)總電阻值的減小而減少，進(jìn)而降低驅動(dòng)損耗。當IGBT關(guān)斷時(shí)，該驅動(dòng)電路內部EXB841的5腳導通，3腳不導通，IGBT的發(fā)射極提供負電壓，使得與Rg2串聯(lián)的VD1截止，Rg1工作，Rg2不工作，此時(shí)串聯(lián)在柵極上的總電阻Rg的值就是Rg1的阻值，這樣在關(guān)斷IGBT時(shí)不會(huì )因為柵極間的電阻過(guò)小而導致器件的誤導通，進(jìn)而提高了工作效率。
2．2 軟開(kāi)關(guān)
針對開(kāi)關(guān)損耗，采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)。軟開(kāi)關(guān)技術(shù)是相對于硬開(kāi)關(guān)而言的，傳統的開(kāi)關(guān)方式稱(chēng)為硬開(kāi)關(guān)，所謂軟開(kāi)關(guān)技術(shù)就是半導體開(kāi)關(guān)在其導通或關(guān)斷時(shí)的時(shí)間很短，使流過(guò)開(kāi)關(guān)的電流或加在開(kāi)關(guān)的電壓很小，幾乎為零，從而降低了開(kāi)關(guān)損耗。實(shí)質(zhì)是通過(guò)提高開(kāi)關(guān)頻率來(lái)減小變壓器和濾波器的體積和重量，進(jìn)而大大提高變換器的功率密度，降低了開(kāi)關(guān)電源的音頻噪聲，從而減小了開(kāi)關(guān)損耗。
當IGBT功率開(kāi)關(guān)管導通時(shí)，加在兩端的電壓為零稱(chēng)為零電壓開(kāi)關(guān)，IGBT關(guān)斷時(shí)，流過(guò)其上的電流為零稱(chēng)為零電流開(kāi)關(guān)。由于IGBT具有一定的開(kāi)關(guān)損耗，所以采用移相全橋零電壓零電流PWM軟開(kāi)關(guān)變換器(如圖4所示)，結構簡(jiǎn)單沒(méi)有有損元件，減少了IGBT尾電流的影響，進(jìn)而減少了開(kāi)關(guān)損耗，提高了逆變器的效率。
Q1～Q4是4個(gè)IGBT功率開(kāi)關(guān)管，其中Q1和Q3為超前臂，Q2和Q4為滯后臂，Q1和Q3超前于Q2和Q4一個(gè)相位，當Q1和Q4關(guān)斷，Q2和Q3導通時(shí)，UAB兩端電壓等于V1兩端電壓，電容器C1被電源電壓V1充電。當Q3由導通到關(guān)斷時(shí)，電容器C3被充電，電感L1釋放能量，使得電容器C1諧振放電，直到電容器C1上的電壓為零，使Q1具備了零電壓導通的條件，同理可知超前臂Q3的零電壓導通原理。當Q1和Q4導通，Q2和Q3關(guān)斷時(shí)，AB兩端電壓等于V1兩端電壓，電容器C3處于充電狀態(tài)，當Q1和Q4持續導通時(shí)，電感L2與電容C8產(chǎn)生諧振，因此，電容C8被充電。當Q1由導通到關(guān)斷時(shí)，電容C1被充電，使得C3開(kāi)始放電，AB兩端電壓減小，使得C8諧振放電，C8持續放電，最后使得二極管D7續流，Q4的驅動(dòng)脈沖持續下降直到零，最終完成了Q4的零電流關(guān)斷。同理可知滯后臂Q2的零電流關(guān)斷原理。
因此可以說(shuō)超前臂Q1和Q3分別通過(guò)并聯(lián)電容器C1和C3來(lái)完成零電壓導通和關(guān)斷，進(jìn)而減小開(kāi)關(guān)損耗；滯后臂Q2和Q4則是通過(guò)輔助電路中對C8放電，使流過(guò)變壓器原邊的電流減小到零進(jìn)而完成零電流導通和關(guān)斷。
3 實(shí)驗結果
根據以上分析，實(shí)驗結果如圖5所示。
一般電路波形接近方波部分說(shuō)明其輸出含有較多的諧波分量，這樣會(huì )使系統產(chǎn)生不必要的附加損耗，如圖5是采用IGBT的改進(jìn)電路，其波形很接近正弦波，理想的正弦波其總諧波畸變度為零，但實(shí)際生活中很難達到這樣的水準，因此基本達到要求，同時(shí)由于PIC16F873單片機具有多路PWM發(fā)生器，又具有更好的輸出正弦波的特點(diǎn)，因此驗證了實(shí)驗的可行性，達到了預期效果。
4 結語(yǔ)
通過(guò)對器件的比較與分析，電路的改進(jìn)與優(yōu)化，集成電路EXB841本身內部含有過(guò)電流保護電路，解決了絕緣柵雙極晶體管IGBT對驅動(dòng)電路部分的要求，而且減少了外部電路的設計，使得整個(gè)設計過(guò)程簡(jiǎn)單、方便。軟開(kāi)關(guān)技術(shù)則解決了IGBT導通與關(guān)斷時(shí)流過(guò)電流與其上電壓過(guò)大的問(wèn)題，最終整個(gè)系統的驅動(dòng)損耗和開(kāi)關(guān)損耗大大減少，輸出波形是較為穩定的正弦波，進(jìn)而提高了整個(gè)系統的工作效率。
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