功率器件IGBT應用中的常見問題解決方法

　　1 引言

　　80年代問世的絕緣柵雙極性晶體管igbt是一種新型的電力電子器件，它綜合了gtr和mosfet的優點，控制方便、開關速度快、工作頻率高、安全工作區大。隨著電壓、電流等級的不斷提高，igbt成為了大功率開關電源、變頻調速和有源濾波器等裝置的理想功率開關器件，在電力電子裝置中得到非常廣泛的應用。

　　隨著現代電力電子技術的高頻大功率化的發展，開關器件在應用中潛在的問題越來越凸出，開關過程引起的電壓、電流過沖，影響到了逆變器的工作效率和工作可靠性。為解決以上問題，過電流保護、散熱及減少線路電感等措施被積極采用，緩沖電路和軟開關技術也得到了廣泛的研究，取得了迅速的進展。本文就針對這方面進行了綜述。

　　2 igbt的應用領域

　　2.1 在變頻調速器中的應用[3]

　　spwm變頻調速系統的原理框圖如圖1所示。主回路為以igbt為開關元件的電壓源型spwm逆變器的標準拓撲電路，電容由一個整流電路進行充電，控制回路產生的spwm信號經驅動電路對逆變器的輸出波形進行控制;變頻器向異步電動機輸出相應頻率、幅值和相序的三相交流電壓，使之按一定的轉速和旋轉方向運轉。

　　2.2 在開關電源中的應用[5]

　　圖2為典型的ups系統框圖。它的基本結構是一套將交流電變為直流電的整流器和充電器以及把直流電再變為交流電的逆變器。蓄電池在交流電正常供電時貯存能量且維持正常的充電電壓，處于“浮充”狀態。一旦供電超出正常的范圍或中斷時，蓄電池立即對逆變器供電，以保證ups電源輸出交流電壓。

　　ups逆變電源中的主要控制對象是逆變器，所使用的控制方法中用得最為廣泛的是正弦脈寬調制(spwm)法。

　　2.3 在有源濾波器中的應用[6]

　　并聯型有源濾波系統的原理圖如圖3所示。主電路是以igbt為開關元件的逆變器，它向系統注入反向的諧波值，理論上可以完全濾除系統中存在的諧波。與變頻調速器不同的是，有源濾波器pwm控制信號的調制波是需要補償的各次諧波的合成波形，為了能精確的反映出調制波的各次諧波成分，必須大大提高載波的頻率。這對開關器件的開關頻率也提出了更高的要求。