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IGBT模塊吸收回路分析模型

一、IGBT模塊吸收電路的模型
盡管開關器件內部工作機理不同500彩票注册链接,但對于吸收電路的分析而言500彩票注册链接,則只需考慮器件的外特性500彩票注册链接,IGBT關斷時模型可以等效為電壓控制的電流源500彩票注册链接,開通時可以等效為電壓控制的電壓源500彩票注册链接。下面以下圖所示的斬波器為例提出一般IGBT吸收電路的模型500彩票注册链接。在分析中均假定:所有二極管的通態電壓降為零,開關器件T的拖尾電流為零500彩票注册链接,開關器件T的通態電壓降為零。文章來源:http://www.shanghaidialect.com/il/225.html
IGBT斬波電路
1.關斷模型
初始狀態:T為通態,VD反向截止,Is流經T和Ls,Cs上的電壓為零500彩票注册链接,Ls上電流為Is。柵極發出關斷信號500彩票注册链接,經延遲時間,T上的電流以極快的速度下降到零。這段時間為電流下降時間,記為TF1。設下降時間開始時刻為零點,在下降時間里500彩票注册链接,0≤t≤TF1,則:
IGBT模塊關斷時刻兩端電壓變化公式
若假定T中的電流按二次曲線下降500彩票注册链接,則iCS=IS*t2/T2F1;若T的拖尾電流為零,則t=TF1時第一電壓尖峰為:
t=TF1時IGBT模塊兩端第一個電壓尖峰
Cs由電流源Is充電,一直充到Cs上的電壓等于Us。這時,VDF2正向導通,Is通過VDF2續流500彩票注册链接500彩票注册链接;VDS1導通500彩票注册链接,Ls上的電流流經VDS1。同時,Cs和Lp1+Lp2產生諧振,當Lp1+Lp2中的能量全部轉移到Cs中時,IGBT承受第2個電壓尖峰U2500彩票注册链接500彩票注册链接;
IGBT承受第2個電壓尖峰U2
式中:;Lp1為主回路的雜散電感500彩票注册链接;Lp2為吸收回路的雜散電感500彩票注册链接500彩票注册链接。
然后是VDs的反向恢復過程,同時Cs放電,Cs上的電壓最后穩定在Us500彩票注册链接,電路進入穩態500彩票注册链接。
二500彩票注册链接、開通模型
初始狀態:T為斷態,VDF2為通態,Is流經VDF2500彩票注册链接,Cs上電壓為Us500彩票注册链接,若考慮Ls和VDs1回路的損耗,則Ls上的電流為零。柵極發出開通信號,經過延遲時間,T上的電壓以極快的速度下降到零500彩票注册链接。這段時間為電壓下降時間500彩票注册链接,記為TF2。在電壓下降時間里有:
電壓下降時間里IGBT兩端電壓與雜散電感及電流變化的關系式
式中:i1、i2分別為Lp1和Lp2中的電流;uT、iT分別為T上的電壓和流經T的電流。
一般假定Cs上的電壓在這么短的時間里仍維持Us500彩票注册链接。其后,Cs通過Rs和T放電到零,同時Ls+Lp1恒壓充電至電流為Is500彩票注册链接500彩票注册链接。這時VDF2反向恢復并截止。最后電路進入穩態500彩票注册链接,T導通,VDF2截止500彩票注册链接,Is流經T和Ls500彩票注册链接,Cs上的電壓為零500彩票注册链接500彩票注册链接,Ls中的電流為Is。
采用支路模型無法正確理解三電平電路中的雜散電感,因為雜散電感與回路有關,且回路面積越大,雜散電感越大500彩票注册链接。用回路模型表示比用支路模型表示更確切。因此,工程上凡是需要抑制過電壓或避免電磁干擾的地方,都必須緊縮布線或采用雙絞線以減少雜散電感500彩票注册链接。
根據以上模型可以指導設計吸收電路:首先根據器件功率大小和電路的布局估計Lp1和Lp2500彩票注册链接,一般以1m2的面積對應1uH來信算;然后根據具體器件的特性,由上式確定Cs及Ls;Rs的選擇要保證在T開通時Cs上的電壓泄放至零,同時也要綜合考慮上式。
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