串聯(lián)諧振逆變實(shí)驗與波形分析

IGBT 的關(guān)斷與接通都存在一些的問(wèn)題

關(guān)斷的問(wèn)題:1.關(guān)斷損耗 2.關(guān)斷過(guò)電壓 3.關(guān)斷過(guò)程中微分熱阻帶來(lái)的局部熱擊穿

接通的問(wèn)題:1.并聯(lián)ZVS電容下接入的時(shí)機 2.共態(tài)導通問(wèn)題 3.反向恢復的問(wèn)題

借助串聯(lián)諧振回路,使得 IGBT 的工作條件大為改善:

1. 串聯(lián)全諧振變換器曾經(jīng)是上世紀60-70年代最流行的變換器,只要給出合適的死區時(shí)間,即可實(shí)現很好的軟開(kāi)關(guān)變換. 現代的數控技術(shù)給這一經(jīng)典的變換電路增添了不少活力,在控制方面解決了很多以前難以克服的困難,工程上應用它的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題有三個(gè):

. ZCS 頻率追蹤控制(隨負載、電源漂移而調整工作頻率,讓換相始終處于接近零電流下的弱感性)

. ZVS 死區追蹤控制(因負載電流不同而調整死區,實(shí)現零電壓接通,接近零電壓關(guān)斷)

. ZCS_ZVS 交替追蹤控制(既實(shí)現頻率追蹤又實(shí)現動(dòng)態(tài)死區,具有良好的開(kāi)關(guān)過(guò)度與調功特性)

2. 關(guān)斷過(guò)壓?jiǎn)?wèn)題; 既使ZVS電容較大(103),當分布電感較大時(shí)在荷載下關(guān)斷,仍然會(huì )在開(kāi)關(guān)上激起高于電源幾百伏的浪涌電壓,震蕩頻率大約能達到幾兆,震蕩衰減很快,但強烈的震蕩也給開(kāi)關(guān)帶來(lái)了顯著(zhù)的額外損耗,改善的關(guān)鍵措施在于降低分布電感、放置較大的浪涌電流吸收電容(105-106);

荷載下關(guān)斷過(guò)壓 1 (ZVSC=103)

荷載下關(guān)斷過(guò)壓 2 (ZVSC=103)

3. ZVS 初步設定; 假設 IGBT 下降時(shí)間為 180nS ,那么荷載下的過(guò)渡時(shí)間應設為多少?比如過(guò)渡時(shí)間設定為 1 - 1.5uS ,當然關(guān)斷損耗比較小,但是這樣的話(huà),在空載下不能實(shí)現軟過(guò)渡,看到了嚴重的硬開(kāi)通;

空載下嚴重的硬開(kāi)通,散熱器很快就燙手了 (ZVSC=104)

荷載下的良好過(guò)渡 (ZVSC=104)

荷載下的艱難過(guò)渡 1 (由于過(guò)度太快,關(guān)斷損耗大 ZVSC=223)

荷載下的艱難過(guò)渡 2 (由于過(guò)度太快,關(guān)斷損耗大 ZVSC=223)

4. ZVS 關(guān)斷損耗問(wèn)題 在最壞情況下,初級電流波形是鋸齒波,關(guān)斷完全發(fā)生在最高的峰值處,IGBT的關(guān)斷損耗可能達到整個(gè)開(kāi)關(guān)損耗的90%以上;如果沒(méi)有 ZVS 過(guò)程,那么IGBT甚至沒(méi)有VMOS的輸出平均功率大!然而我最近不僅學(xué)會(huì )了使用ZVS過(guò)程,而且把它繼續推進(jìn)到了幾乎讓人難以置信的程度-------我將CBB474直接并聯(lián)到IGBT上進(jìn)行緩沖;

荷載關(guān)斷過(guò)程 (△V 只有 30V 小浪涌電壓 ZVSC=474)