IGBT構(gòu)成的交流傳動(dòng)逆變器的設(shè)計(jì)

2．1 保護(hù)電路原理分析
以開關(guān)管T1關(guān)斷時(shí)刻為起點(diǎn)來分析吸收電路的工作原理，其工作過程可分為：線性化換流、母線寄生電感Lp諧振能量和吸收電容Cs放點(diǎn)共3個(gè)階段。
線性化換流階段從開關(guān)管T1接收關(guān)斷信號開始到開關(guān)管T1全截止結(jié)束。流過母線寄生電感Lp的母線電流經(jīng)T1和吸收電路2條支路分流。
在線性化換流階段結(jié)束后，開關(guān)管T1完全截止。此時(shí)，主回路寄生電感Lp與吸收電容Cs產(chǎn)生諧振，Lp中儲(chǔ)存的能量向Cs轉(zhuǎn)移。當(dāng)吸收電容上電壓達(dá)到最大值，即諧振峰值時(shí)，諧振電流i為零，吸收電路二極管D2截止，箝位電壓防止有振蕩。
在第二階段結(jié)束之后，吸收電容Cs上過沖能量通過吸收電阻R、電源和負(fù)載放電。在放電過程中，近似認(rèn)為負(fù)載是恒流源。
2．2 元件參數(shù)選取
a．緩沖電容Cs選取
緩沖電路中緩沖電容Cs的電容取值為：

其中，L是主電路的寄生電感，Io為IGBT關(guān)斷時(shí)的集電極電流，VCEP是緩沖電容器電壓最終到達(dá)值，Ed為直流電源電壓。
b．緩沖電阻Rs的取值
緩沖電阻的作用是在IGBI下一次關(guān)斷前，將緩沖電容器電荷釋放。因此在IGBT進(jìn)行下一次動(dòng)作之前，在儲(chǔ)存電荷的90％放電條件下，緩沖電阻取值公式應(yīng)滿足下列公式：

其中，f為交換頻率。

3 驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)
要保證IGBT工作可靠，其驅(qū)動(dòng)電路起著至關(guān)重要的作用。
3．1 IGBT驅(qū)動(dòng)電路要求
IGBT驅(qū)動(dòng)電路的基本要求主要有以下幾點(diǎn)：
(1)驅(qū)動(dòng)電路必須十分可靠，要保證為IGBT的柵極電容提供一個(gè)低阻抗的充放電回路；
(2)在滿足開關(guān)特性和功耗允許的情況下，門極電阻可以適當(dāng)增大，用于限制瞬時(shí)壓降尖峰；
(3)驅(qū)動(dòng)電路能夠傳遞kHz級的高頻脈沖信號；
(4)IGBT門極與發(fā)射極電壓極限壓降為±20V。通常選用正向驅(qū)動(dòng)電壓為+15 V，反向驅(qū)動(dòng)電壓為-8V。
3．2 M57959L構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路
根據(jù)上述驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)原則，按照不同要求可以設(shè)計(jì)出多種形式的驅(qū)動(dòng)電路。常用的驅(qū)動(dòng)電路有分立元件構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路和專用集成驅(qū)動(dòng)電路。相對于分立元件構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路，專用集成驅(qū)動(dòng)電路抗干擾能力強(qiáng)、集成化程度高、速度快、保護(hù)功能完善，可實(shí)現(xiàn)IGBT的最佳驅(qū)動(dòng)。
M57959L是日本三菱公司生產(chǎn)的混合集成IGBT驅(qū)動(dòng)器，其內(nèi)部原理結(jié)構(gòu)如圖4所示。它由高速光電隔離輸入，絕緣強(qiáng)度高，可與TTL電平兼容。內(nèi)藏定時(shí)邏輯短路保護(hù)電路，并具有保護(hù)延時(shí)特性。芯片由正負(fù)電源供電，克服了單電源供電時(shí)負(fù)電壓不穩(wěn)的缺點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)功率大，可驅(qū)動(dòng)200A／600V或100A／1200V的IGBT模塊。由M57959L構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路如圖5所示。