电力电子器件特性第二章.ppt

IGBT的常见封装 2.8.3 IGBT的驱动 目录 2.1电力电子器件的特点与分类 2.2电力电子器件基础 2.3功率二极管 2.4 晶闸管 2.5 可关断晶闸管（GTO） 2.6 电力晶体管 2.7 功率场效应晶体管 2.8 绝缘栅双极型晶体管 2.8.1基本结构和工作原理 2.8.2IGBT特性及主要参数 2.8.3IGBT的驱动 2.8.4IGBT的应用特点 *2.9 其它新型电力电子器件 2.10 电力电子器件的发展趋势 2.11 电力电子器件应用共性问题 小结 IGBT的驱动 IGBT是性能理想的中大容量的中高速电压控制型器件，其控制要求简单，在中大功率电力电子装置中已全面取代电力晶体管GTR。 通流能力方面，IGBT综合了功率MOSFET与GTR的导电特性，在1/2或1/3额定电流以下时，GTR的压降起主要作用，IGBT的通态压降表现出负的温度系数；当电流较大时，功率MOSFET的压降起主要作用，则IGBT通态压降表现出正的温度系数，并联使用时也具有电流的自动均衡能力。事实上，大功率的IGBT模块内部就是由许多电流较小的芯片并联制成的。 由于IGBT包含双极型导电机构，其开关速度受制于少数载流子的复合，与功率MOSFET相比有较长的尾部电流时间，因此在设计电路时应考虑降低尾部电流时间引起的功率损耗。 2.8.4 IGBT的应用特点 目录 2.1电力电子器件的特点与分类 2.2电力电子器件基础 2.3功率二极管 2.4 晶闸管 2.5 可关断晶闸管（GTO） 2.6 电力晶体管 2.7 功率场效应晶体管 2.8 绝缘栅双极型晶体管 2.8.1基本结构和工作原理 2.8.2IGBT特性及主要参数 2.8.3IGBT的驱动 2.8.4IGBT的应用特点 *2.9 其它新型电力电子器件 2.10 电力电子器件的发展趋势 2.11 电力电子器件应用共性问题 小结 目录 2.1电力电子器件的特点与分类 2.2电力电子器件基础 2.3功率二极管 2.4 晶闸管 2.5 可关断晶闸管（GTO） 2.6 电力晶体管 2.7 功率场效应晶体管 2.8 绝缘栅双极型晶体管 2.8.1基本结构和工作原理 2.8.2IGBT特性及主要参数 2.8.3IGBT的驱动 2.8.4IGBT的应用特点 *2.9 其它新型电力电子器件 2.10 电力电子器件的发展趋势 2.11 电力电子器件应用共性问题 小结 IGBT的串联 通用的IGBT耐压值不高的缺点，限制了它在需求日益增多的高压设备中的应用，尽管一些厂家研制了高压功率器件，但其只能在一定程度上解决耐高压的问题，应用范围有限。目前性价比较高的IGBT模块的电压等级为1200V和1700V，其中额定电流最大的模块达到3600A，但随着参数的提高，受开关损耗的影响，IGBT允许的开关频率下降的很厉害。而高于1700V的IGBT模块由于技术难度高，生产厂家较少，费用非常昂贵，例如，同为德国英飞凌产品，3300V/300A的IGBT模块单价是1700V/300A的IGBT模块单价的5倍以上，而且其最大开关频率低于500Hz。英飞凌最高电压等级的IGBT模块为6500V，但最大额定电流仅为600A。 IGBT的串联 理论上采用中低压IGBT串联是一种较为有效的提高耐压的方法。在IGBT器件参数、驱动时间相同的情况下，根据相应的耐压值，可以将任意多的器件进行串联使用以满足实际需要。然而，由于结构的特殊性以及驱动装置的误差，实际应用中串联器件之之间会产生动态电压不均的问题而损坏设备。 串联IGBT的门极信号的延迟是引起端电压失衡的原因之一，信号的延迟极大地影响了电压的不平衡，门极信号延迟不同会造成开通过程中在慢开的器件上产生电压尖峰，驱动信号的提前关断也会造成其它器件的过电压，而且会引起静态电压不均衡，然而如果这些信号的延迟或提前能限制在0.3us以内，则不会引起严重的过电压失衡问题。引起过电压的另一个主要原因在于器件引线分布电感和串联器件的吸收电路的特性不一致。不同IGBT引线电感会不一样，因而会导致不同的开关特性和电压尖峰。关断瞬间的电压上升速率du/dt主要取决于吸收电容，而电容容量的误差在5%～10%，因此每个串联的IGBT的du/dt也会有所不同。当处在栅极信号延时的情形下，由于吸收电容的作用，容量的不同会产生严重的电压尖峰。因而，当IGBT被串联于高压时，会在最小的吸收电容的IGBT两端产生严重的过电压。 IGBT的串联 为抑制串联IGBT间的动态不均压，除设置动态均压电路外，还应注意以下方面