大功率晶体管逆变器

变频器：电力魔法师

       变频器是一个神奇的设备，它由整流单元、高容量电容、逆变器和控制器这四大金刚组成。本文将深入探究变频器的构成和原理，帮助读者更好地了解这个电力魔法师。

整流单元：电力的魔术师

       整流单元能够将固定频率的交流电变成直流电，是变频器的重要组成部分。

高容量电容：电力的大力士

       高容量电容能够存储整流单元转换后的电能，让电力随时待命。

逆变器：电力的变幻无穷

       逆变器中的大功率开关晶体管阵列能够将直流电变成各种频率、宽度、幅度的方波，让电力变化无穷。

控制器：电力的智慧大脑

       控制器是变频器的智慧大脑，它能够根据设定的程序来控制输出方波的幅度和脉宽，让电力叠加成近似正弦波的交流电，从而驱动交流电动机，让机器运转更顺畅。

联系生产厂家了解更多

       不同生产厂家和型号的变频器，这些单元的原理和结构都有所不同。如果想了解更多细节，最好还是直接和变频器生产厂家联系。

逆变器分类

       逆变器分类：单相逆变器、三相逆变器、晶体管逆变器、晶闸管逆变器、可关断晶闸管逆变器。

       1、单相逆变器：输出单一相位的交流电，适合家庭或小型商业用途。

       2、三相逆变器：输出三相交流电，常用于工业和大型电力系统。

       3、晶体管逆变器：使用晶体管（如IGBT、MOSFET等）作为开关元件。

       4、晶闸管逆变器：使用晶闸管（如SCR）作为主要开关元件。

       5、可关断晶闸管逆变器：使用可关断晶闸管（如GTO、IGCT等）实现高压大功率的转换。

       以上内容参考百度百科-逆变器

大功率igbt模块替换原理

       原理：IGBT的等效电路如图1所示。从图1可以看出，如果在IGBT的栅极和发射极之间施加一个驱动正电压，MOSFET将导通，使得PNP晶体管的集电极和基极处于低阻状态，晶体管将导通。如果IGBT的栅极和发射极之间的电压为0V，则MOSFET关断，切断PNP晶体管基极电流的供应，从而晶体管关断。因此，IGBT的安全性和可靠性主要取决于以下几个因素：——IGBT的栅极和发射极之间的电压；3354的集电极和发射极之间的电压；3354流过IGBT集电极-发射极的电流；——IGBT的结温。如果IGBT的栅极和发射极之间的电压，即驱动电压太低，IGBT就不能稳定正常工作，如果太高，就可能永久损坏。同样，如果施加在IGBT集电极和发射极上的允许电压超过了集电极和发射极之间的耐受电压，流过IGBT集电极和发射极的电流超过了集电极和发射极允许的最大电流，IGBT的结温超过了其结温的允许值，IGBT就可能永久损坏。

       IGBT具体怎么工作

       IGBT控制电路1的工作原理。PCB1(主控板)对IGBT逆变器模块的控制信号由脉冲宽度调制电路(PCM PFM)输出，周期为50微秒，脉冲宽度可调，定时相差180度。如果用万用表DVC档进行测量，可以测出DC电压值。2.PCB2板(驱动板)为IGBT逆变器模块的驱动电路产生四个(全桥)隔离驱动信号。PCB1控制周期、脉宽和时序，分别驱动四个IGBT单元的开启和关闭。用万用表DCV测量时，先测得一个负电势，延迟一段时间后再测得一个大于这个负电势的电压。注意：不能用双通道示波器同时测量两个驱动信号。3.IGBT模块逆变电路IGBT模块和主变压器组成的逆变电路由滤波后的直流电组成，IGBT模块内部的大功率场效应晶体管由控制信号交替导通，逆变器输出为交流电(20KHZ)。主变压器降压后，在副边输出一个高频电压(70V)的交流电，再由后续的整流电路转换成70V左右的直流电。如果此电路有故障，请重点检查IGBT的性能和是否被击穿损坏，PCB3板的铜箔线是否被腐蚀或烧坏。希望你能理解并采纳。

       IGBT管在逆变器驱动板上的作用和工作原理有哪些？

       功能：IGBT在逆变器中的基本功能是做一个高速无触点电子开关。工作原理：利用IGBT的开关原理，IGBT可以根据你的控制信号，利用控制电路给出适当的通断信号，将DC转换成交流电，DC转换成交流电后电压会降低。比如列车供电系统的600V DC由380V交流电整流而来，IGBT逆变驱动板的作用就是还原这个过程。同时可以通过调节控制信号的脉宽来控制电流，也可以控制交流频率，从而控制电机的转速。IGBT模块是一种模块化的半导体产品，由IGBT(绝缘栅双极晶体管芯片)和FWD(二极管芯片)通过特定的电路桥封装而成。封装后的IGBT模块直接应用于逆变器、UPS等设备。IGBT模块具有节能、安装维护方便、散热稳定等特点。目前，这些模块化产品大多在市场上销售。一般来说，IGBT也指IGBT模块。随着节能环保的推广，这类产品在市场上会越来越常见。

       IGBT逆变器工作原理是什么？

       IGBT的工作原理：以DC电路逆变为单相交流电路为例：用四个IGBT代替全桥整流电路的四个二极管，不同的是IGBT的导通可以通过控制它们的基极来实现。如果从上到下排列四个IGBT，从左到右的顺序是V1、V2、V3、V4；其中V1和V2串联，V3和V4串联，V1和V2与V3和V4并联，V1和V3的集电极接DC正极，V2和V4的发射极接DC负极，所以四个IGBT的导通顺序设置为：V1和V4同时导通， V2和V3同时关闭-V2和V3同时打开，V1和V4同时打开，V2和V3同时关闭。 如此反复，就可以实现

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。

变频器的知识，原理及操作方法。

       变频器电路基本工作原理为：三相交流电源经二级管整流输出恒定的直流电压，由六组大功率晶体管组成逆变器，利用其开关功能，由高频脉宽调制（PWM）驱动器按一定规律输出脉冲信号，控制晶体管的基极，使晶体管输出一组等幅而不等宽的矩形脉冲波形，其幅值为逆变器直流侧电压Ud而宽度则按正弦规律变化，这一组脉冲可以用正弦波来等效，此脉冲电压用来驱动电机运转，通过控制PWM驱动器输出波形的幅值和频率，即可改变晶体管输出波形的频率和电压，达到变频调速的目的。

       采用大功率晶体管与二极管整流实现变频调速与一般交-直-交或交-交变频等可控硅变频方式相比有以下优点：

       （1）

       简化了主回路和控制回路结构，由于前级采用二级管整流，不需要触发电路，减小了变频器体积。

       （2）

       提高了变频电源的功率因数。

       （3）

       改善了系统的动态性能，变频器输出频率和电压都在晶体三极管组成的逆变器内控制和调节，调节速度快，动态性能好。

       （4）

       有较好的负载波形，输出电压和电流波形接近正弦波，从而解决了由矩形波供电而出现的负载电机发热和转矩降低的问题，改善了电机的运行性能

由晶闸管构成的逆变器换流方式有 什么换流和什么 换流

       由晶闸管构成的逆变器换流方式，有负载谐振式换流、强迫换流和采用可关断晶闸管或大功率晶体管换流三种换流方法：

       （1）、负载谐振式换流：它是利用负载回路中的电容与电感所形成的振荡特性来换流的。在这类负载回路里，电流具有自动过零的特点，只要负载电流超前电压的时间大于晶闸管的关断时间，就可以使逆变器的晶闸管在这段时间里断流而关断，并恢复正向阻断特性。

       （2）、强迫换流：将换流回路与负载分开，在换流时，由辅助晶闸管导通，使换流回路产生一个脉冲，迫使原来导通的晶闸管因断流而关断，并承受一段时间的反压而恢复其正向阻断性。这种换流又称脉冲换流。

       （3）、采用可关断晶闸管或大功率晶体管换流：它可以省去附加换流环节，提高设备的经济指标，提高工作效率，减小设备体积。

       逆变器是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成交流电（一般为220V,50Hz正弦波）。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。广泛适用于空调、家庭影院、电动砂轮、电动工具、缝纫机、DVD、VCD、电脑、电视、洗衣机、抽油烟机、冰箱，录像机、按摩器、风扇、照明等。

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