康奈可逆变器的igbt

什么是IGBT？它的作用是什么？

       IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种半导体功率开关器件，结合了双极晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET）的特性。IGBT的作用是在高电压和高电流应用中实现电能的控制和转换。它的主要作用包括：

       1. 电能控制：IGBT具有电流控制能力，能够控制电流的流动，使其非常适用于需要高电流和高电压控制的应用，如电力传输和电机控制。

       2. 电力逆变：IGBT常用于电力逆变器中，将直流电能转换为交流电能。这在太阳能逆变器、风能逆变器和变频器等再生能源和工业应用中很常见。

       3. 高电压应用：IGBT通常用于需要承受高电压的环境，例如高电压电网或电力传输系统。

       4. 高效能：IGBT通常表现出高效率，因为它能够迅速切换并有效地控制电流。

       5. 绝缘栅极：IGBT的栅极与主电流通道之间有绝缘，这意味着电压可以施加在栅极上，以控制电流流动。这种绝缘性质使其适合在高电压环境下使用。

       IGBT广泛应用于电力电子领域，包括电机驱动、电力传输、电力变频、再生能源系统和各种工业自动化应用中。它在这些领域中扮演了关键的角色，帮助实现电能的高效控制和转换。

逆变器igbt替换原则

       1、宁大勿小。由于IGBT管工作在高电压、大电流、温度高状态，一般不超过2000W的电磁炉在相同的条件选择20A30A的IGBT即可。

       2、有无阻尼。很多的IGBT内部里面都有阻尼二极管，但是也不保证有些管没有，因此在代换时候需要特别注意是否含有阻尼二极管，含阻尼二极管的IGBT管可代换不含阻尼二极管的IGBT管，但是反过来就不行，如果实在要用，那么在外部电路加一个快恢复二极管。

       3、封装大小。由于IGBT通常工作于高温状态，因此很大的使用场合下都是配散热器，这样这样导致不同型号的IGBT所需要的散热片不一样，在代换时候根据实际整机情况选择合适的封装。

       4、价格因素。好的IGBT对于电磁炉的质量有着重要的保障，像英飞凌、仙童等厂商的IGBT质量过硬，当然价格也会有所差别，代用时候也需要根据实际情况。

igbt是什么意思

       IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP(原来为NPN)晶体管提供基极电流，使IGBT导通。

       反之，加反向门极电压消除沟道，切断基极电流，使IGBT关断。IGBT的驱动方法和MOSFET基本相同，只需控制输入极N-沟道MOSFET，所以具有高输入阻抗特性。

       当MOSFET的沟道形成后，从P+基极注入到N-层的空穴（少子），对N-层进行电导调制，减小N-层的电阻，使IGBT在高电压时，也具有低的通态电压。

       IGBT模块介绍：

       IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor(绝缘栅双极型晶体管)的缩写，IGBT是由MOSFET和双极型晶体管复合而成的一种器件，其输入极为MOSFET，输出极为PNP晶体管。

       它融合了这两种器件的优点，既具有MOSFET器件驱动功率小和开关速度快的优点，又具有双极型器件饱和压降低而容量大的优点，其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十kHz频率范围内，在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用，在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。

       若在IGBT的栅极和发射极之间加上驱动正电压，则MOSFET导通，这样PNP晶体管的集电极与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通；若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V，则MOS 截止，切断PNP晶体管基极电流的供给，使得晶体管截止。IGBT与MOSFET一样也是电压控制型器件，在它的栅极—发射极间施加十几V的直流电压，只有在uA级的漏电流流过，基本上不消耗功率。

逆变器后面的IGBT起什么作用？怎么工作的？

       igbt逆变器工作原理:

       用直流电路逆变为单相交流电路为例：将全桥整流电路的4个二极管换为4个igbt，区别在于igbt的导通可以通过控制其基极实现。假如4个igbt从上到下，从左到右的排列顺序为v1，v2，v3，v4;其中v1、v2串联，v3、v4串联，v1和v2与v3和v4并联，v1和v3集电极接直流正，v2和v4发射极接直流负，那么设置4个igbt的导通顺序为；v1、v4同时导通，v2、v3同时关闭----》v2、v3同时导通，v1、v4同时关闭----》v1、v4同时导通，v2、v3同时关闭。如此反复下去，即可实现直流逆变为交流的过程。

cvcf系统逆变器是怎么样的逆变器

       IGBT综述　　1．1 IGBT的结构特点　　IGBT是大功率、集成化的“绝缘栅双极晶体管”(Insulated Gate Bipolar Transistor)。它是80年代初集合大功率双极型晶体管GTR与MOSFET场效应管的优点而发展的一种新型复合电子器件，兼有MOSFET的高 输入阻抗和GTR的低导通压降的优点。图1所示为N沟道增强型垂直式IGBT单元结构，IGBT采用沟槽结构，以减少通态压降，改善其频率特性。并采用 NFT技术实现IGBT的大功率。IGBT用MOSFET作为输入部分，其特性与N沟道增强型。MOS器件的转移特性相似，形成电压型驱动模式，用GTR 作为输出部件，导通压降低、容量大，不同的是IGBT的集电极IC受栅一射电压UCE的控制，导通、关断由栅一射电压UCE决定。　　目前大部分逆变器都采用IGBT和IPM作为开关器件，由IGBT基本组合单元与驱动、保护以及报警电路共同构成的智能功率模块(IPM)已成为IGBT智能化的发展方向，将IGBT的驱动电路、保护电路及部分接口电路和功率电路集成于一体的功率器件。35 kW等级的DC 600 V逆变器一般采用1 200 V／300 A模块，IGBT和IPM分为单单元和双单元，3只双单元模块可构成i相逆变器主电路，如图2所示。　　1．2 IGBT轨道车辆在供电系统中的应用　　轨道车辆中广泛采用IGBT模块构成牵引变流器以及辅助电源系统的恒压恒频(CVCF)逆变器。国外的地铁或轻轨车辆辅助系统都采用方案多样的 IGBT器件。德国针对机车牵引需开发适用于750 V电网的1．7 kVIGBT和用于1 500 V电网的3．3 kV IGBT模块，简化了牵引逆变器主电路的结构。日本的700系电动车组的三点式主变流器．采用大功率平板型IGBT(2 500 V／1 800 A)，整流器和逆变器的每个桥臂可用1个IGBT元件，从而使IGBT组件在得到简化的同时，功率单元总体结构也变得紧凑。　　我国引进法国Alstom公司的200 km／h动车组中，主变流器的开关使用耐压高达6 500 V／600 A的IGBT器件，辅助变流器采用开关频率为1 950 Hz的PWM技术，由3台双IGBT和相关反并联二极管组成，每台双IGBT组成三相中的一相；上海轨道交通3号线车辆是其辅助系统由电压等级为330 V的IGBT构成2点式逆变器直接逆变；广州地铁1号线车辆上的辅助系统采用IGBT双重直-直变换器带高频变压器实现电气隔离；深圳地铁一期采用6个用 作牵引逆变器的IGBT模块和2个用于制动斩波器的IGBT模块完成牵引逆变功能：天津滨海动车组主电路采用IGBT电压型三相直一交逆变器，辅助电源的 逆变器采用IGBT元件的逆变器，开关容量为3 300 V／800 A。　　2 IGBT在DC 600 V中的应用　　2．1 DC 600 V客车供电系统简介　　DC 600 V空调客车供电系统采用机车集中整流，客车分散逆变方式，构成了整个列车的交一直一交变流供电系统。工作过程为：电力机车将25 kV电网单相交流电降压、整流、滤波成DC 600 V后给客车供电，客车根据用电设备的需要，将机车提供的DC 600 V变换成单、三相交流电及DC 110 V。系统采用两套独立供电。具有一定的冗余，客车供电的基本原理图如图3所示。　　2．2 IGBT在DC 600 V供电系统逆变器中的应用　　空调客车使用2个由IGBT模块组成的35 kW逆变器供电，逆变器主电路原理如图4所示，主要由下功能模块构成：　　(1)由KMl、KM3电磁接触器组成的输入输出隔离电路，主要功能是在逆变器、输入电路或输出负载发生故障时实施隔离，防止故障扩散。　　(2)由滤波电容C1，C2组成的中间支撑电路，主要功能是滤平输入电路的电压纹波，当负载变化时，使直流电压平稳。由于逆变器功率较大，因此 滤波电容的容量较大，一般使用电解电容。由于电容自身参数的离散，使得串联的2只电容电压无法完全一致．采用电容两端并联均压电阻的方法，图4中的R1、 R2，其另一个作用是在逆变器停止工作时，放掉电容器的电荷。　　(3)由R0和KM2组成的缓冲电路，工作原理为：在输入端施加电压时，先通过缓冲电阻R0对电容充电。当电容电压充到一定值时(比如540 V)，KM2吸合，将R0短路。只有电阻R0短路，三相逆变电路才能启动工作。　　(4)由L1～L3和C1～C3，组成的交流滤波电路，可将逆变器输出的PWM波变成准正弦波。　　(5)由V1～V6组成的桥式三相逆变主电路是逆变器的核心电路。图4为三相逆变器的主电路图，输入端为A、B，输出为U、V、W。图5中V1～V6的导通顺序，阴影部分为各个IGBT的导通时间。每一格的时间为π／3，三相线电压的波形如图5所示。 　由图4看出，U、V、W三者之间的相位差为2π／3，幅值与直流电压Ud相等。由此可见，只要按照一定的顺序控制6个逆变器的导通与截止，就可把直流电逆变成三相交流电。　　(6)如果将方波电压按照正弦波的规律调制成一系列脉冲，即使脉冲系列的占空比按正弦规律排列，当正弦值为最大时，脉冲的宽度也最大；反之，当 正弦值为最小时．脉冲的宽度也最小，把脉冲的宽度调制的越细．即一个周期内脉冲的个数越多，调制后输出的波形越好，电动机负载的电流波形越接近于正弦波， 图6为负载波形。　　3 IGBT在DC 600 V供电系统中的保护　　由于IGBT的耐过压和耐过流能力较差，一旦出现意外就会损坏，因此必须对IGBT进行保护，客车DC 600 V供电系统逆变器的IGBT模块有过压、欠压保护，过流、过载、过热等保护功能。　　3．1 过压和欠压保护　　使用IGBT作开关时．由于主网路的电流突变，加到IGBT集电-发射问容易产生高直流电压和浪涌尖峰电压。直流过电压的产生是输入交流电或 IGBT的前一级输人发生异常所致。解决方法是在选取IGBT时进行降额设计；也可在检测m过压时分断IGBT的输入，IGBT的安全。目前，针对浪涌尖 峰电压采取的措施有：　　(1)在工作电流较大时，为减小关断过电压，应尽量使主电路的布线电感降到最小；　　(2)设置如图7所示的RCD缓冲电路吸收保护网络，增加的缓冲二极管使缓冲电阻增大，避免导通时IGBT功能受阻的问题。　　对于由接触网电压的波动而造成的输出欠压，逆变器可以不停止工作，而是采取降频降压的方式，即当输人电压低于540 V时，逆变器按照Y／F=C(常数)的规律降频降压工作。　　3．2 过流与过载保护　　空调客车的IGBT模块逆变器具备承受电动机负载突加与突减的能力：当输出侧和负载发生短路时，逆变器能立即封锁脉冲输出，并停止工 作，IGBT产生过电流的原因有晶体管或二极管损坏、控制与驱动电路故障或干扰引起的误动、输出线接错或绝缘损坏等形成短路、逆变桥的桥臂短路等。 IGBT承受过电流的时间仅为几微秒。通常采取的过流保护措施有软关断和降低栅极电压两种。　　软关断抗干扰能力差，一旦检测到过流和短路信号就关断，容易发生误动，往往启动保护电路，器件仍被损坏。降低栅极电压则是在检测到器件过流信号 时，立即将栅极电压降到某一电平，此时器件仍维持导通，使过电流值不能达到最大短路峰值，就可避免IGBT出现锁定损坏。若延时后故障信号仍然存在，则关 断器件；若故障信号消失，驱动电路可自动恢复正常工作状态．大大增强了抗干扰能力。　　当逆变器的输出超过其自身的输出能力，称为过载，逆变器的过载检测靠输出侧的电流或输入侧的直流电流传感器。一般情况下逆变器的过载保护为反时限特性。即设定过载电流为额定电流的1．5倍持续1 min后保护，而低于1．5倍可延长保护动作时间。而高于1．5倍时则保护动作的时间小于1 min。　　3．3 过热保护　　当逆变器的散热器温度超过允许温度时，散热器的热保护继电器给出信号让逆变器的控制电路自动封锁脉冲，停止工作。通常流过IGBT的电流较大， 开关频率较高，故器件的损耗较大。若热量不能及时散掉，器件的结温将会超过最大值125℃，IGBT就可能损坏。散热一般是采用散热器，可进行强迫冷却。 实际应用中，采用普通散热器与强迫冷却相结合的措施。并在散热器上安装温度开关，可在靠近IGBT处加装一温度继电器，以检测IGBT的工作温度。同时， 控制执行机构在发生异常时切断IGBT的输入，以保护其安全。　　4 结语　　IGBT模块开关具有损耗小、模块结构便于组装、开关转换均匀等优点。已越来越多地应用在铁路客车供电系统中。在应用IGBT时，应根据实际情况对过流、过压、过热等采取有效保护措施，以保证IGBT安全可靠地运行。

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