IGBT在逆变电路中的测试与仿真，IGBT逆变器缓冲定律

信号输入到IGBT门极，提供门极的驱动信号。当输入控制信号，光耦U导通，Q3截止，Q2导通输出+15V驱动电压。当控制信号为零时，光耦U截止，Q3、Q1导通，输出-15V电压，在IGBT关断时时给门极提供负的偏置，提高lGBT的抗干扰能力。稳压管VS3～VS6分别对Q2、Q1输入驱动电压限幅在-10V和+15V，防止Q1、Q2进入深度饱和，影响MOS管的响应速度。电阻R6、R7与电容C0为Q1、Q2组成偏置网络。其中的电容C0是为了在开通时，加速Q2管的漏极电流上升速度，为栅极提供过冲电流，加速栅极导通。

　　图3 栅极驱动电路原理

　　IGBT栅极耐压一般在±20V左右，因此在驱动电路的输出端给栅极加电压保护，并联电阻Rge以及反向串联限幅稳压管，如图4所示。

　　图4 栅极保护电路

　　栅极串联电阻Rg对IGBT开通过程影响较大。Rg小有利于加快关断速度，减小关断损耗，但过小会造成di/dt过大，产生较大的集电极电压尖峰。根据本设计的具体要求，Rg选取4.7Ω。

　　栅极连线的寄生电感和栅极与射极间的寄生电容耦合，会产生振荡电压，所以栅极引线应采用双绞线传送驱动信号，并尽可能短，最好不超过0.5 m，以减小连线电感。

　　四路驱动电路光耦与PWM两路输出信号的接线如图5所示。

　　图5 四路驱动电路光耦与PWM的两路输出信号的接线

　　实验波形如图6所示。图6a是栅极驱动四路输出波形。同时测四路驱动波形时，要在未接通主电路条件下检测。因为使用多踪示波器检测时，只允许一只探头的接地端接参考电位，防止发生短路烧坏示波器。只有检测相互间电路隔离的电路信号时，才可以同时使用接地端选择公共参考电位。图6b是IGBT上集-射极电压Uce波形。由于全桥式逆变电路中IGBT相互间的电路信号是非隔离的，不能用普通探头进行多踪示波，该电压波形是用高压隔离探头测得，示波器读数为实际数值的1/50。由波形可知，lGBT工作正常。在桥式逆变电路中影响Uce波形的，除驱动的影响外还有其他多种因素，在此不多做阐述。由实验结果可知，该驱动电路能使主电路安全工作。

　　图6 实验结果波形

　　5. 结论

　　针对全桥逆变电路，用分立元件设计出IGBT模块的驱动电路。四路驱动波形严格一致，相位精确，栅极信号前沿陡峭。实验果表明：研制的驱动电路完全符合IGBT的驱动要求，能够使IGBT可靠工作，具有一定的实用价值。

　　igbt逆变器缓冲定律：

　　1 引言

　　缓冲电路也称为吸收电路，它是大功率变流技术中必不可少的组成部分。

　　缓冲电路的主要作用是用来控制IGBT 等功率器件的关断浪涌电压和续流二极管恢复浪涌电压，减少开关损耗。充分利用IGBT的功率极限。

　　应该指出，缓冲电路之所以可以减小功率器件的开关损耗，是因为将开关损耗从器件本身转移至缓冲器上，目的是使功率器件坦耗减少，保证安全工作，但总的开关损耗并来减少。

　　2 IGBT缓冲电路的特点和类型

　　IGBT缓冲电路和传统GTR缓冲电路特点不同，主要表现在：①IGBT的安全工作区范围较大，缓冲电路不需要保护抑制那种伴生达林顿GTR的二次击穿超限，，只需控制瞬态电压。②一般应用中，IGBT的工作频率比达林顿GTR的工作频率要高得多，在每次开关过程中缓冲电路都要通过IGBT或自身放电，造成总的开关损耗较大。

　　设计IGBT缓冲电路应考虑的因素主要有：功率电路的布局结构、功率等级、工作频率和成本。

　　图1所示为3种通用的IGBT缓冲电路。图la所示缓冲电路由一个无感电容并在IGBT模块的Cl和E2之间。这种缓冲电路适用于小功率等级，对抑制瞬变电压非常有效且成本较低。随着功率级别的增大，这种缓冲电路可能会与直流母线寄生电感产生振荡。缓冲电路图lb可以避免这种情况，该缓冲电路中的快恢复二极管可箝位瞬变电压，从而抑制谐振的发生。这种缓冲电路的RC时间常数τ应设为电路开关周期的1/3左右，即：τ≈T/3=1/（3？）。但是，在功率等级进一步增大的情况下，图lb型缓冲电路的回路寄生电感则变得很大，以至于不能有效地控制瞬变电压。这种大电流电路可采用缓冲电路图lc，该型缓冲电路既可有效地抑锏振荡而且还具有回路寄生电感较小的优点，缺点是成本较高。在超大功率电路中，为了减小缓冲电路中二极管的应力，可以采取图la，c型缓冲电路同时使用的方法。

图1 通用IGBT缓冲电路 图2所示为图lc型缓冲电路的典型关断电压波形。图中起始电压的尖峰（△V1）是由缓冲电路的寄生电感和缓冲二极管的正向恢复联合引起的。如果缓冲二极管采用与IGBT 匹配的快恢复二极管，则该电压尖峰主要取决于缓冲电感Ls，在此情况下，