IGBT中频电源维修手册
IGBT中频电源维修手册
伴随着铸造行业的发展，IGBT中频电源在今年得到迅速的推广销售，这就需要一只技术力量强的售后队伍，以下是IGBT维修记录，现针对特别维修案例编制此维修手册。方便大家共同交流学习IGBT中频电源维修技术，以更好的维护使用好设备。
一、现场维修需要测试的步骤：
第一步，在中频电源未接通任何电源的情况下，使用万用表欧姆档位（*1档）检测电热电容两端的阻值、模块小板GE两端的端子阻值、模块CE两端阻值、充电二极管两端正反向阻值，整流可控硅和整流二极管两端阻值，充电电阻50W/100Ω阻值，断路器输出三相母排之间的阻值，正常情况下以上阻值为∝。如果阻值为1欧姆很小的阻值说明此器件有可能击穿，如果发现击穿现象将器件从设备电路上断开测量进一步判断此器件的好坏。使用万用表*10档测量IGBT输出端子对地之间的阻值（以此判断是否有漏炉造成感应圈和地之间的接通）。
第二步，将“2P断路器”及“控制开关”合上（即只通弱电不通强电的情况下），使用万用表直流电压DCV10V档位测量所有模块GE两端的负压，正常情况下有-7.8V到-8V左右的负压，在测试所有模块负压正常的情况下按下“中频启动”，此时使用示波器检测模块小板GE两端的波形，正常情况下为一个频率为1KHz~2KHz的方波信号，波形平滑方正，不能有任何变形。正常的话然后测量模块小板2W/6.8Ω栅极电阻两端的波形，正常情况下为一个上下都有毛刺的波形，如果出现方波信号说明栅极电阻坏了或模块GE短路了，如果没有波形说明模块GE两端开路烧坏。依次测量所有的模块小板的波形。使用示波器检测整流脉冲版的KG和KK信号，正常为方波信号，以上检测正常后进行下一步。
第三步，试充一点强电来启动设备：
将以上“控制开关”和“2P断路器”关掉，然后按照开机顺序合上“2P”开关，按下“储能”，再按一下“主回路通”，看到直流电压充到300V左右将主回路断，合上“控制开关”，按下中频启动，此时示波器看到设备的起振波形，然后波形慢慢消失。并且直流电压下降的速度是缓慢的。这说明设备的起振情况是正常的，关掉以上开关，按照正常的开机顺序开机启动运行。
二、设备使用的环境要求：
IGBT中频电源电盘使用的水循环系统必须为封闭水冷，使用蒸馏水循环，这样功率模块散热器能够避免因结水垢引起的散热不良烧毁模块故障，使用蒸馏水长时间使用设备之后也会造成一定的水垢，需要清理。一般来说对于水质好的客户来说一年清理一下水垢，清理水垢的办法是使用塑料水泵，找一只塑料桶，使用30%的盐酸循环设备15分钟左右，循环完毕后使用2至3边清水循环，清理管道内部残留的盐酸液。
IGBT中频电源必须保证良好的设备内部空间环境，防止外界粉尘落入电柜当中，IGBT中频电柜必须单独建立房子，以隔离外环境。IGBT中频电源电盘必须与封闭水冷隔离安装，防止封闭水冷的水汽进入电柜造成模块打火短路。
IGBT中频电源熔炼炉客户使用时必须配备空调，空调室内机安装在设备柜体内侧，室外机安装在室外。每次设备开始运行之前必须启动空调，并且启动设备水循环系统，设备运行完毕下班之后关闭空调，可以关闭封闭水冷系统，但炉体的水循环系统必须待炉衬降到室温后再关闭。
IGBT中频电源熔炼炉系统炉体部分的水循环用户应当考虑安装应急水源，方案一：在房屋高处安装一个储水罐，并将储水罐通过一个阀门接通在炉体的进水端，而且炉体的进水能够通过阀门自动接通水池子水和水罐水，在突发停电事故时能够将炉体水循环通过阀门切换到水罐循环水系统，通水量通过阀门控制不必太大，能够使炉体出水水温不开锅为准。这样能够有效的防止因停电缺水造成炉体绝缘棒的碳化。方案二：安装备用发电机组，安装一定容
量的备用发电机组，并且设备的水泵控制开关能够自由切换电网电源和发电机组电源（注意不能将电网和发电机组同时接通，否则容易烧毁发电机组），在停电时能够启动发电机组带动炉体循环水泵继续工作。IGBT中频电源应当安装两台水泵，一台作为主水泵，一台作为备用水泵，使用阀门控制，在一台水泵电机烧坏的情况下可以切换到另一台水泵运行。
以上是设备检修检查步骤，接下来将列举部分案例来进一步说明。
二、维修案例
1、普通500kg，750kg，1000kg熔炼炉案例
（1）故障现象：按下“中频启动”按钮，设备不启动或启动后设备功率提不上去
原因分析：1、有报警信号封锁启动信号，启动信号线接触有问题，观察保护板和主板有没有红色报警灯亮，2、有漏炉现象造成设备电气和大地连接，检查炉体，特别是炉口。3、设备水冷电缆断，造成设备主回路形成不了起振，重点检查设备导电螺丝及水冷电缆。4、取样用的中频互感器或中频变压器烧坏。
故障现象检查中发现的问题解决方法
不启盘“中频停止”按钮接触不好，已坏；电盘内灰尘太多；将复位按钮移到中频停止按钮上，复位按钮不用，并清扫电盘内灰尘，灰尘造成开关触头接触不良。
不启盘中频电压与中频电流上不去，电抗器嗡嗡的响，用万用表检查中发现输出铜排与地之间电阻为10欧，再检查发现炉体上部有孔，炉体上部穿炉，造成感应圈与外壳相连重新筑炉
不起盘，水温报警IGBT模块冷却水盒水路不通畅，水盒上端温度过高，出现水温报警处理不通畅的管路，发现有生料带堵塞现象，所以设备安装尽量不用生料带，用PPR 管道。
不起盘，频繁报水压报警 1.客户自行更换水泵压力控制器调乱了。2.偶尔出现过流保护；
3.操作人员没有用过此设备，也无电工，出现问题不知怎么处理调节压力控制器，调整过流报警点，给工作人员讲解设备使用方法、操作规程及注意事项
工作中跳闸，不启动 1.水冷电缆锥度环处理缠上了生料带，导电差，锥度环破裂。反常维修水冷电缆，更换锥度环
不启动设备主板电源部分整流桥坏，除整流桥外其他部分未见异常客户电网电压比较高430V，更换主板，工作中主板整流桥部分温度正常。
不启盘380V/17V变压器发热严重，测量输出有一17V不对（10V），测量直流电压+15V 不对（10V），经测量发现整流板上稳压管4777烧坏两个，主板630烧坏客户电网电压调高的第二天出现此情况，将380V/17V变压器改为380V/16V变压器一个，更换4744改为4740三个相，更换630一个
不启盘经测量未发现模块出问题，测量进线电压时发现有一相不正常，逐级向上测量发现变压器进线高压保险脱落更换高压保险后正常
驱动报警炉体感应圈有铁销打火高压空气吹净铁销
打开设备调功不起作用检查发现电流互感器烧坏，电阻已非常大将同步信号线与电流表用的电流互感器串接（4000：5）
设备提不起功率，直流电流到200A后无法再提将中频电流表的互感器交换后发现中频电流示数异常，推断互感器有问题，检查其他部位正常将反馈与同步串联，共用一个互感器，中频电流表用一互感器，空出故障感应器
中频电压上不去中频变压器接线脱落重新焊接脱落的电线
（2）故障现象：融化速度慢
原因分析：1、随着使用炉数增多，炉膛被铁水刷大，所出铁水容量超过标称容量，相应的融化时间也增长了。解决方案：继续使用，但要注意观察炉衬不要穿炉2、刚刚新筑炉，筑
炉炉衬太后造成功率输不出来（直流电流不能达到标准电流）。解决方案：继续使用，使用一段时间后功率会输出来。
IGBT400kw,750kg
熔化慢 1.炉口太高，高于平台大约250mm，钢也熔化至顶部，钢水大于900KG，顶部钢水靠传热化钢，不是感应熔化，而且这样造成后期升温太慢，所以熔化慢； 2.要注意炉工的操作方式，控制中频电压不要超过2800V，勤捣料，勤加料告诉用户上述内容，并且告知看炉工勤捣料，勤加料
客户认为熔化慢客户更换炉体后发觉每炉用时变长，现场观察直流电流最大到1250A，三相电流为1060A，功率已远超出额定功率，客户新换炉体炉膛比较大随着熔炼炉数增多，炉膛被越用越大，所出铁水容量越来越大，所以融化时间相应的增长。
客户反映熔化速度慢 1.炉膛大一吨炉体新炉能盛1.3吨钢水，2.加料方式存在问题；3.其实功率已发挥出600KW，客户要求超功率运行 1.在客户同意的情况下将电流放大（直流电流1350A）2.为操作人员讲解加料方式
加热慢观察设备工作参数基本正常，客户刚打了炉衬，怀疑与炉衬有一定关系，无其他异常现象从加料方式上控制熔化速度
（3）故障现象：运行中跳保护或电流不受控
原因分析：1、查看保护报警灯所代表的意思。解决方案：根据报警灯解决2、电盘功率模块的散热器水垢太多或水冷的水垢太多造成散热不好报超温保护。（超温保护信号灯不自锁，当水温高时报警，过一会水温循环降低后报警灯熄灭，但能够停盘）
运行中跳“水温1”保护检查发现客户水温的确开一会就很高了，进一步检查发现客户水冷为了防冻将水冷整体用塑料纸包起来了。揭开塑料纸，保证封闭式水冷通风正常，设备恢复正常
运行过程主板L9指示灯亮，显示水温水压进一步看保护板“水温1”亮，检查发现客户喷淋泵不工作，查看水冷控制箱喷淋泵对应的交流接触器不吸合交流接触器的热保护继电器动作，复位热保护继电器喷淋泵正常工作，将热保护继电器保护电流再调大一些。电流不受控，电流持续往上走超功率运行，将调解功率旋钮降到0位功率依然很大不降低更换另一只备用炉体开炉正常，怀疑炉体穿炉，打开炉衬发现即将穿炉。此现象为“穿炉前兆”，以后注意炉衬用到一定炉数就干脆重新打炉。防止穿炉事故发生
（4）故障现象：烧充电电阻，放电电阻、整流可控硅和整流二极管，可能造成跳断路器。原因分析：1、放电用的交流接触器坏，造成设备总是处在放电状态烧充电电阻2、炉体穿炉造成强电接地击穿整流回路德可控硅。3、4000：5的互感器烧坏
烧放电电阻放电回路的交流接触器坏更换接触器和电阻
断路器跳闸有一只ZP1000/1600V二极管击穿，造成相间短路，引起断路器拉弧，断路器触头烧损严重，更换二极管，工作20分钟后DW17-1900断路器跳闸，一炉跳四、五次。
更换DW17-1900A断路器，更换一二极管
跳断路器一绝缘棒顶端烧糊,铝板与铝壳接触部分有放电痕迹,打开上铝板与石棉圈发现上述绝缘棒顶上圆柱部分已烧毁,炉圈通过它向铝板导电打火,致可控硅烧,三相短路跳大闸更换可控硅,处理绝缘木及石棉圈
烧整流二极管 1.电抗器之前因缺水线圈绝缘层烧坏；2.水冷电缆漏水；3.使用电流超出变压器额定电流；可能电位器打火，也可能断路器跳闸，存在电抗器内能量将二极管反向击穿 1.处理电抗器线圈及水冷电缆；2.将电流重新整定
穿炉二极管(50A/1600V)击穿一只更换二极管
烧整流可控硅 1.整流可控硅损坏两只，客户低压盘上热容烧坏一只；2.两烧铁水都是融
化到同一位置（快满炉）出现烧硅现象 1.拆卸炉体发现从感应圈上部有穿炉现象，石棉圈已烧黑2.更换源体熔化五炉，设备未出现正常
充电电阻烧了充电电阻烧损，致旁边线绕断20cm，内部连线均烧断，进步检查发现一充电整流二极管击穿（共阳极端，该侧其余两电阻烧坏），整流可控硅均好，应为二极管击穿致共阴极部分充电电充二极管将三相电形成回路致电阻过热将原来50欧电阻更换为100欧，重新跑烧断连线，更换二极管开炉正常
充电电阻烧坏 1.可控硅烧坏一只2.可控硅损坏导致充电电阻也损坏更换可控硅及充电电阻设备工作正常
跳闸4000/5电流互感器发热线圈烧破绝缘层更换电流互感器
（5）故障现象：烧电热电容，烧模块，设备内部打火。
原因分析：1、中频电压太高造成击穿电热电容，进而进一步击穿模块。2、4000：5的互感器烧坏。3、设备内部灰尘太多造成工字板打火烧模块。4、使用不正当防冻液造成水管开喷水造成强电打火。（请使用乙二醇防冻液，并且设备水管子定期检修，检查水管子水夹子的松紧程度）
1.逆变模块烧坏；
2.电热电容有一块击穿（1.5-1000-1S）烘炉料少，导致中频电压过高，致使逆变模块因承受过压而损坏，电热电容亦因过压而导致击穿 1.更换损坏的元器件；
2.要求用户在使用设备时必须加满料方可开炉，不得空载或欠载开炉
工作中异响，停止工作经检查设备两工字板均有模块炸裂，电解电容炸裂，电热电容击穿一块，推断原因为中频电压过高致电热电容击穿，模块直通爆裂更换损坏配件，告知客户开炉注意事项
模块打火.模块打火是灰尘太多造成，告诉用户经常清扫更换模块，模块小板和阻容吸收板后正常
电解电容打火客户使用汽车防冻液造成铜管因铜锈堵塞水路过热、脱落，喷在工字板上造成电解电容内部打火拉回重新装配工字板后启盘正常，告知客户不能使用汽车防冻液，要使用乙二醇防冻液。
电解电容打火，设备不能工作。现场检查发现有模块坏，并且电解电容端子有放电痕迹。更换损坏的部件，原因为灰尘打火引起，电盘内必须清洁干燥。
电盘模块上散热器水嘴开喷上水了阻容吸收板坏；电解电容坏；绝缘板坏重新装配工字板更换上述部件后开3炉重新压线正常
电热电容响两块电热电容明显胀大更换两块电热电容并告诉用户注意操作，中频电压干时不要超过2800V
阻容吸收板炸裂客户开机时打了火，且刚开始烘炉，怀疑为中频电压太高所致更换阻容吸收板，熔炼时注意中频电压不要超过2800V
（6）故障现象：炉体绝缘棒子打火烧糊。炉衬带电
原因分析：1、烘炉时间短或湿打炉衬造成打火，解决方案：处理打火的绝缘棒子，可以使用锯条割去绝缘棒子打火碳化的部分。2、炉口使用太多的水玻璃，因水玻璃是导体造成炉体感应圈漏电。3、炉口没有筑好，有铁水漏出。4、炉体水管子漏水。（水管子定期检修，检查水管子水夹子的松紧程度）
石棉板与炉壳之间打火湿打炉衬放电炉衬改为干打；
炉衬带电炉口铁屑打火，炉衬漏电两根水冷电缆交换后正常，这样炉体高压侧就在炉体下侧了。炉口不能用大量水玻璃。
感应圈与铜螺栓焊接处有轻微汽水，造成使用中击穿绝缘棒客户烘炉时间过短导致绝缘棒放电碳化将碳化部分割除，烘炉时间一定要足够，使用联矿1001打结料的客户一
定按照10小时烘炉曲线进行烘炉。
炉体绝缘棒烧糊有一绝缘棒顶部打火烧黑，客户打炉时红泥浆料与铜圈平齐太低，炉口裂时容易有铁水渗漏交替水冷电缆，打炉时浆料与铝板平台平齐
三个炉体除渣时漏电炉体线圈中间出水端有漏水，下端石棉板受潮处理漏水处（7）故障现象：由于4000：5中频互感器坏所造成的故障
中频电流表显示不准电流互感器损坏导致不准更换电流互感器
中频电流过大据客户介绍直流电流与中频电压均正常，说明中频电流表或中频电流互感器有问题，摘除中频电流互感器（与同步互感器串在一起），启盘后正常摘除中频电流互感器
震荡电流不稳震荡电流不稳，其他参数稳定正常，设备工作声音正常，推测应为互感器或电流表本身原因，检查发现电流表损坏换电流表后示数正常
（8）故障现象：其他故障
减速机不动作减速机动作过程中有异常响声，并且有时不动作，检查发现为蜗杆两端轴承故障更换轴承或调解减速齿轮螺丝
倾炉不好使把子线有两根断更换把子线
电抗线圈烧坏电抗线圈内有赃物、水垢，从而堵住水管，使其缺水更换新电抗器线圈，清理水垢，并换新水
电盘内漏水一台设备水压表水管漏水；一台设备可控硅水管漏水；都与电热电容接处破更换水管，将水吹干垫上胶皮防止电热电容的高压电铜排放电打破水管。
在维修检查设备时应坚持谨慎认真的态度，仔细按步骤检查设备，特别是模块的负压和驱动波形的检查，检查过程中注意人身安全。预防触电及铁水烫伤。仔细研究学习设备图纸原理，做到对设备工作及起振有个大体的轮廓，对出现的问题有针对性的检查维修。
外出设备维修需配带的工具：示波器（检测模块波形），万用表，8-10的开口扳手，大平口螺丝刀，大梅花螺丝刀，小平口螺丝刀（调节线路板），绞合导线2米（示波器取信号），50W 电烙铁，焊锡丝，手电筒，设备钥匙。
外出维修及调试经常带的器件：模块小板的稳压二极管IN5352B，电阻1KΩ1/4W,
电阻1.2KΩ1/4W, 电阻2KΩ1/4W, ,电阻10KΩ1/4W , 电阻15KΩ1/4W, 电阻20KΩ1/4W若干（以上可以各带10支，电阻可以通过以上的阻值自由搭配出所需要的阻值）。
中频感应电源
普传科技PI7800MF系列中频感应加热电源的应用 【前言】 普传科技股份有限公司根据冶金和石油行业特殊用途，基于公司产品研发战略，在成功开发冶金行业电磁搅拌器专用电源基础上，开发生产了新一代数字化控制高性能特殊电源——PI7800MF中频感应加热电源，主要应用领域有：金属熔炼、透热、钎焊、晶体生长、稀有金属加工及石油工业的感应电加热采油（稠油井的空心抽油杆电加热）、石油集输管道的感应加热等设备，还可以应用于集输管道加热和其它类型的中频电源相比，在结构、性能及可靠性方面，具有非常明显的优势，控制电路采用高性能专用32位DSP及大规模数字专用集成电路，IGBT/IPM功率器件，整流控制、逆变控制、功率调节、操作接口、保护等部分均集成在一块控制板上，调试、维护方便，可靠性提高，节能效果好。 在石油工业应用上，由于中频电源涡流感应加强,导致集肤效应更强,漏磁减少,因此电加热效果大大好于工频电源。该设备可替代现有的工频加热电源，节能效果达到30%以上，大大地降低了采油生产能源的消耗。本专用电源对电网没有污染，与同类产品相比，提高了电源的可靠性，减少了因停机造成的生产损失。 一、电源基本框图及原理 1.1 电路基本构成如下： TI DSP 1.2 原理：中频加热电源主电路为AC-DC-AC变频结构，由整流电路、滤波、逆变电路和保护电路组成。其工作原理是将三相50Hz工频交流电经过三相全控整流桥整流成电压可调的脉动直流，再通过电容将脉动的直流电滤波变成光滑平稳的直流电送到单相 逆变桥，最后通过逆变桥将直流电变成单相频率可调的中频交流电供给负载。采用三 相全控桥式整流电路，它的输出电压调节范围大，而移相控制角的变化范围小，有利于系统的自动调节，输出电压的脉动频率较高，可以减轻直流滤波环节的负担。 逆变电路是由全控器件IGBT构成的串联谐振式逆变器：核心部分逆变器由大功率
IGBT的结构和工作原理
IGBT的结构和工作原理 图1所示为一个N 沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构，N+ 区称为源区，附于其上的电极称为源极。N+ 区称为漏区。器件的控制区为栅区，附于其上的电极称为栅极。沟道在紧靠栅区边界形成。在漏、源之间的P 型区（包括P+ 和P 一区）（沟道在该区域形成），称为亚沟道区（Subchannel region ）。而在漏区另一侧的P+ 区称为漏注入区（Drain injector ），它是IGBT 特有的功能区，与漏区和亚沟道区一起形成PNP 双极晶体管，起发射极的作用，向漏极注入空穴，进行导电调制，以降低器件的通态电压。附于漏注入区上的电极称为漏极。 IGBT 的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP 晶体管提供基极电流，使IGBT 导通。反之，加反向门极电压消除沟道，流过反向基极电流，使IGBT 关断。IGBT 的驱动方法和MOSFET 基本相同，只需控制输入极N一沟道MOSFET ，所以具有高输入阻抗特性。当MOSFET 的沟道形成后，从P+ 基极注入到N 一层的空穴（少子），对N 一层进行电导调制，减小N 一层的电阻，使IGBT 在高电压时，也具有低的通态电压。 2.IGBT 的工作特性 1.静态特性 IGBT 的静态特性主要有伏安特性、转移特性和开关特性。 IGBT 的伏安特性是指以栅源电压Ugs 为参变量时，漏极电流与栅极电压之间的关系曲线。输出漏极电流比受栅源电压Ugs 的控制，Ugs 越高，Id 越大。它与GTR 的输出特性相似．也可分为饱和区1 、放大区2 和击穿特性3 部分。在截止状态下的IGBT ，正向电压由J2 结承担，反向电压由J1结承担。如果无N+ 缓冲区，则正反向阻断电压可以做到同样水平，加入N+缓冲区后，反向关断电压只能达到几十伏水平，因此限制了IGBT 的某些应用范围。 IGBT 的转移特性是指输出漏极电流Id 与栅源电压Ugs 之间的关系曲线。它与MOSFET 的转移特性相同，当栅源电压小于开启电压Ugs(th) 时，IGBT 处于关断状态。在IGBT 导通后的大部分漏极电流范围内，Id 与Ugs呈线性关系。最高栅源电压受最大漏极电流限制，其最佳值一般取为15V左右。 IGBT 的开关特性是指漏极电流与漏源电压之间的关系。IGBT 处于导通态时，由于它的PNP 晶体管为宽基区晶体管，所以其B 值极低。尽管等效电路为达林顿结构，但流过MOSFET 的电流成为IGBT 总电流的主要部分。此时，通态电压Uds(on) 可用下式表示： Uds(on) ＝Uj1 ＋Udr ＋IdRoh 式中Uj1 —— JI 结的正向电压，其值为0.7 ～1V ；Udr ——扩展电阻Rdr 上的压降；Roh ——沟道电阻。
IGBT短路保护的应用及意义
IGBT短路保护的应用及意义 IGBT短路保护电路可以实现快速保护，同时能节省检测短路电流所需的霍尔电流传感器，降低整个系统的成本。实践证明，该电路有比较大的实用价值，尤其是在低直流母线电压的应用场合，可以应用于大型的高频逆变器。 在变频器的内部的直流电源部分的输出（连接到逆变器）的两根线上分别有两个霍尔器件.在正常情况下，流出直流源(流入逆变器)的电流和流回直流源（从逆变器流回）的电流是相等的。两个霍尔器件上的电压是平衡的.一旦发生接地故障，流出直流源的电流同流回直流源的电流不等，两个两个霍尔器件上的电压不等，变频器检测到这种情况，就立刻发出报警信号，实施接地保护，所以接地保护的基本原理，并不是靠出现了较大的接地短路电流来进行保护的。 1、短路保护的工作原理 2、图11-2所示为工作在ＰＷＭ整流状态的Ｈ型桥式ＰＷＭ变换电路（此图为正弦波正半波输入下的等效电路，上半桥的两只ＩＧＢＴ未画出），图11-2为下半桥两只大功率器件的驱动信号和相关的器件波形。现以正半波工作过程为例进行分析（对于三相ＰＷＭ电路，
在整流、逆变工作状态或单相ＤＣ／ＤＣ工作状态下，ＰＷＭ电路的分析过程及结论基本类似）。 在图11-2所示的电路中，在市电电源Ｕｓ的正半周期，将Ｕｇ２.４所示的高频驱动信号加在下半桥两只ＩＧＢＴ的栅极上，得到管压降波形ＵＴ２Ｄ。其工作过程分析如下：在ｔ１～ｔ２时刻，受驱动信号的作用,Ｔ２、Ｔ４导通（实际上是Ｔ２导通, Ｄ４处于续流状态），在Ｕｓ的作用下通过电感ＬＳ的电流增加，在Ｔ２管上形成如图11-2中ＵＴ２Ｄ所示的按指数规律上升的管压降波形，该管压降是通态电流在ＩＧＢＴ导通时的体电阻上产生的压降；在ｔ２～ｔ３时刻，Ｔ２、Ｔ４关断，由于电感ＬＳ中有储能，因此在电感ＬＳ的作用下，二极管Ｄ２、Ｄ４续流，形成图11-3中ＵＴ２.Ｄ的阴影部分所示的管压降波形，以此类推。分析表明，为了能够检测到ＩＧＢＴ导通时的管压降的值，应该将在ｔ１～ｔ２时刻ＩＧＢＴ导通时的管压降保留，而将在ｔ２～ｔ３时刻检测到的ＩＧＢＴ的管压降的值剔除，即将图11-3中ＵＴ２.Ｄ的阴影部分所示的管压降波形剔除。由于ＩＧＢＴ的开关频率比较高，而且存在较大的开关噪声，因此在设计采样电路时应给予足够的考虑。 图11-2 IGBT短路保护电路原理图 图11-2
igbt中频电源节能优势完整资料
IGBT中频电源的节能优势 我国是铸造大国，铸铁件年产量几年来均居世界各国之首位，而其能耗在成本中所占比例却比工业发达国家高出2—3倍，冲天炉的能耗占了其中的大部分。主要原因是小容量冲天炉所占比例太大，而其中采用烟尘净化和余热回收装置的微乎其微，实现高水平熔炼和计算机控制的更少了。我国铸铁生产车间一万多个，每个车间年平均产量不足1000t，冲天炉开炉时间短。在冲天炉结构方面，由于我国铸造厂点过多，限制了大容量冲天炉的使用。由于产量低，效益差，限制了性能优越的现代化冲天炉及其配套设备的采用。操作不当不但对冲天炉性能造成不良影响，也是增加冲天炉能耗和环境污染的重要原因，在我国为数众多的小容量冲天炉上，更是普遍存在的现象。中频技术应用于铸造行业给铸造推广高质量、高效率、节能环保、低碳的中、高频科技技术应用与中国的铸造行业，是保持中国铸造业可持续发展的一项重大举措。与传统的冲天炉熔炼相比，中频技术应用于熔炼、精铸诠释了科技的力量。 中频感应电炉经历了两次根本的变革，第一次变革源于20世纪60年代后期开发的晶闸管静态变频电源，第二次源于20世纪70年代中期开发的逆变变频及其控制技术。这样使中频感应电炉的优越性得以充分的发挥。随着大功率晶闸管变频电源的开发和可靠性的提高，中频感应电炉正在逐步替代工频感应电炉而在铸造业获得愈来愈广泛的应用。 中频电源的基本工作原理,就是通过一个三相桥式整流电路,把50 Hz的工频交流电流整流成直流,再经过一个滤波器(直流电抗器)进行滤波,最后经逆变器将直流变为单相中频交流以供给负载,所以这种逆变器实际上是一只交流—直流—交流变换器,其基本线路如图： 中频炉的感应加热原理，它是利用电磁感应原理将电能转变为热能，当交变电流i感应线圈时，感应线圈便产生交变磁通Φ，使感应中的工件受到电磁感应而产生感应电动势e。 感应电动势e = dΦ/dt 如果磁通Φ是呈正弦变化的，即Φ = -Φm sinwt 则 e = -dΦ/dt=-Φm sinwt E的有效值 E=4.44ｆΦM (伏) 感应电动势E在工件中产生电流I, i使工件内部开始加热，其焦耳热为； Q=0.24I2Rt I--工件中感应电流的有效值（安） R--工件电阻（欧）； t—时间（秒） 中频电源从最初的发展到今天应用于铸造行业，电源种类从原理上可以分为两类，一传统的可控硅中频
igbt工作原理及应用
igbt工作原理及应用 绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的保护 引言 绝缘栅双极型晶体管IGBT是由MOSFET和双极型晶体管复合而成的一种器件,其输入极为MOSFET,输出极为PNP晶体管,因此,可以把其看作是MOS输入的达林顿管。它融和了这两种器件的优点,既具有MOSFET器件驱动简单和快速的优点,又具有双极型器件容量大的优点,因而,在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用。在中大功率的开关电源装置中,IGBT由于其控制驱动电路简单、工作频率较高、容量较大的特点,已逐步取代晶闸管或GTO。但是在开关电源装置中,由于它工作在高频与高电压、大电流的条件下,使得它容易损坏,另外,电源作为系统的前级,由于受电网波动、雷击等原因的影响使得它所承受的应力更大,故IGBT的可靠性直接关系到电源的可靠性。因而,在选择IGBT时除了要作降额考虑外,对IGBT的保护设计也是电源设计时需要重点考虑的一个环节。 1 IGBT的工作原理 IGBT的等效电路如图1所示。由图1可知,若在IGBT的栅极和发射极之间加上驱动正电压,则MOSFET导通,这样PNP晶体管的集电极与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通;若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V,则MOSFET截止,切断PNP晶体管基极电流的供给,使得晶体管截止 由此可知,IGBT的安全可靠与否主要由以下因素决定：
——IGBT栅极与发射极之间的电压; ——IGBT集电极与发射极之间的电压; ——流过IGBT集电极－发射极的电流; ——IGBT的结温。 如果IGBT栅极与发射极之间的电压,即驱动电压过低,则IGBT不能稳定正常地工作,如果过高超过栅极－发射极之间的耐压则IGBT可能永久性损坏;同样,如果加在IGBT集电极与发射极允许的电压超过集电极－发射极之间的耐压,流过IGBT集电极－发射极的电流超过集电极－发射极允许的最大电流,IGBT的结温超过其结温的允许值,IGBT都可能会永久性损坏。 2 保护措施 在进行电路设计时,应针对影响IGBT可靠性的因素,有的放矢地采取相应的保护措施。 2．1 IGBT栅极的保护 IGBT的栅极－发射极驱动电压VGE的保证值为±20V,如果在它的栅极与发射极之间加上超出保证值的电压,则可能会损坏IGBT,因此,在IGBT的驱动电路中应当设置栅压限幅电路。另外,若IGBT的栅极与发射极间开路,而在其集电极与发射极之间加上电压,则随着集电极电位的变化,由于栅极与集电极和发射极之间寄生电容的存在,使得栅极电位升高,集电极－发射极有电流流过。这时若集电极和发射极间处于高压状态时,可能会使IGBT发热甚至损坏。如果设备在运输或振动过程中使得栅极回路断开,在不被察觉的情况下给主电路加上
IGBT双脉冲测试方法详解
IGBT双脉冲测试方法详解 IGBT双脉冲测试方法的意义： 1.对比不同的IGBT的参数； 2.评估IGBT驱动板的功能和性能； 3.获取IGBT在开通、关断过程的主要参数，以评估Rgon及Rgoff的数值是否合适。通常我们对某款IGBT的认识主要是通过阅读相应的datasheet，但实际上，数据手册中所描述的参数是基于一些已经给定的外部参数测试得来的，而实际应用中的外部参数都是个性化的，往往会有所不同，因此这些参数有些是不能直接拿来使用的。我们需要了解IGBT 在具体应用中更真实的表现； 4.开通、关断过程是否有不合适的震荡； 5 评估二极管的反向恢复行为和安全裕量； 6.IGBT关断时的电压尖峰是否合适，关断之后是否存在不合适的震荡； 7.评估IGBT并联的均流特性； 8.测量母排的杂散电感； 要观测这些参数，最有效的方法就是：“双脉冲测试方法”！ 双脉冲测试平台的电路 双脉冲测试的基本实验波形 双脉冲实验的基本原理（1）： 在t0时刻，门极放出第一个脉冲，被测IGBT 饱和导通，电动势U加在负载L上，电 感的电流线性上升，电流表达式为： t1时刻，电感电流的数值由U和L决定，在U和L都确定时，电流的数值由t1决定，时间越长，电流越大。因此可以自主设定电流的数值。
双脉冲实验的基本原理（2）： IGBT关断，负载的电流L的电流由上管二极管续流，该电流缓慢衰减，如图虚线所示。由于电流探头放在下管的发射极处，因此，在二极管续流时，IGBT关断，示波器上是看不见该电流的。 双脉冲实验的基本原理（3）： 在t2时刻，第二个脉冲的上升沿到达，被测IGBT 再次导通，续流二极管进入反向恢复，反向恢复电流会穿过IGBT ，在电流探头上能捕捉到这个电流，如下图所示。 在该时刻，重点是观察IGBT 的开通过程。反向恢复电流是重要的监控对象，该电流的形态直接影响到换流过程的许多重要指标。
KGPS可控硅中频电源与IGBT晶体管中频电源的比较解析
KGPS可控硅中频电源与IGBT晶体管中频 电源的比较 一、新型IGBT中频电源的特点 IGBT（绝缘栅双极晶体管）是MOSFET（双极型晶体管）与GTR（大功率晶体管）的复合器件。因此，它既具有MOSFET的工作速度快、输入阻抗高、驱动电路简单、热温度性好的优点，又包含了GTR的载流量大，阻断电压高等多项优点，是取代GTR和SCR( 可控硅)的理想开关器件。从1996年至今，尤其是最近几年来IGBT发展很快，目前已被广泛地应用于各种逆变器中。 （1）IGBT控制是采用导通宽度及频率来实现对输出功率进行无级调节的中频电源，且采用串联谐振，无需加启动电路及前级调压装置，因此启动相当方便，启动成功率百分之百，调节输出功率极为方便。 （2）整流部分采用二极管三相全桥整流，使得控制电路极为简单，维修技术量降低。 （3）目前大部分厂家采用德国西门子公司产品作逆变器，中频电源寿命在3万次以上，采用了限压过流过压保护电路，使得故障率极低，并且过流过压保护动作时报警器马上报警显示且保护停机。 综上所述，IGBT中频电源作为铸造熔炼中频感应加热电源，是电力电子技术发展的必然趋势，它将成为二十一世纪铸造行业现代化的重要标志。 二、一拖二感应电炉系统 一拖二感应电炉系统即功率共享电源系统的感应电炉，。即一台中频电源能同时向二台电炉供电，并能在额定功率范围内自由分配向各台电炉的输入功率。它从上世纪90年代初在国外问世，恰好遇到我国经济改革开放的大发展年代，因此这种电炉系统几乎同步进入我国的铸造业，并且得到铸造界的青睐和认同。但碍于当时国内电炉制造商尚未开发出该项技术，而进口设备的昂贵价格又使许多铸造厂望而怯步，限制了它在我国铸造业的广泛应用。据相关资料介绍，从我国1993年引进第一台一拖二电炉系统起到目前为止，全国现有一拖二电炉系统大约共计有近100套左右，其中功率最大的一套为6000kW功率共享电源配置二台8吨电炉。 一拖二电炉的优点
解析IGBT工作原理及作用
解析IGBT工作原理及作用 一、IGBT是什幺 ?IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半 导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小， 开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流 系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。 ?通俗来讲:IGBT是一种大功率的电力电子器件，是一个非通即断的开关，IGBT没有放大电压的功能，导通时可以看做导线，断开时当做开路。三大特点就是高压、大电流、高速。 ?二、IGBT模块 ?IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor（绝缘栅双极型晶体管）的缩写，IGBT是由MOSFET和双极型晶体管复合而成的一种器件，其输入极为MOSFET，输出极为PNP晶体管，它融和了这两种器件的优点，既具有MOSFET器件驱动功率小和开关速度快的优点，又具有双极型器件饱和压降 低而容量大的优点，其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工 作于几十kHz频率范围内，在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用，在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。 ?IGBT的等效电路如图1所示。由图1可知，若在IGBT的栅极和发射极之 间加上驱动正电压，则MOSFET导通，这样PNP晶体管的集电极与基极之 间成低阻状态而使得晶体管导通；若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V，
IGBT短路测试方法详解
IGBT短路测试方法详解 在开发电力电子装置的过程中，我们需要做很多的测试，但是短路测试常常容易被忽略，或者虽然对装置实施了短路测试，但是实际上并不彻底和充分。下面2种情况比较常见： 1. 没有实施短路测试， a. 因为觉得这个实验风险太大，容易炸管子，损失太大； b. 觉得短路时电流极大，很恐怖； 2. 实施了短路测试，但测试标准比较简单，对短路行为的细节没有进行观察 本文将详细介绍正确的，完整的短路测试方法，及判断标准。 短路的定义（1）： 桥内短路（直通） 命名为“一类”短路 硬件失效或软件失效 短路回路中的电感量很小(100nH级) VCE sat 检测 桥臂间短路（大电感短路） 命名为“二类”短路 相间短路或相对地短路 短路回路中的电感量稍大(uH级的) 可以使用Vcesat ，也可以使用霍尔，根据电流变化率来定这类短路的回路中的电感量是不确定的
一类短路测试的实施方法一： 下图为实施一类短路测试时的示意图。电网电压经过调压器，接触器，将母线电容电 压充到所需要的值，再断开接触器。上管IGBT的门极被关断，且上管用粗短的铜排进行短路。对下管IGBT释放一个单脉冲，直通就形成了。这就是一个典型的一类短路测试。 一类短路测试的实施方法一的注意事项： 该测试需要注意的事项： 1. 该测试的关注对象是电容组，母排，杂散电感，被测IGBT； 2 短路回路中的电感量很低，所以上管的短路排的电感量可以极大地影响测量的结果，因此绝不可忽视图中所示“粗短铜排”的长短和粗细； 3. 短路测试的能量全部来自母排电容组，通常来说，虽然短路电流很大，但是因为时 间极短，所以这个测试所消耗的能量很小，实验前后电容上的电压不会有明显变化；
IGBT驱动原理
IGBT 驱动原理 目录 一、简介 二、工作原理 三、技术现状 四、测试方法 五、选取方法 简介： 绝缘栅双极晶体管IGBT 是第三代电力电子器件，安全工作，它集功率晶体管GTR 和功率场效应管MOSFET的优点于一身，具有易于驱动、峰值电流容量大、自关断、开关频率高 (10-40 kHz) 的特点，是目前发展最为迅速的新一代电力电子器件。广泛应用于小体积、高 效率的变频电源、电机调速、UPS 及逆变焊机当中。IGBT 的驱动和保护是其应用中的关 键技术。 1 IGBT 门极驱动要求 1.1 栅极驱动电压 因IGBT 栅极- 发射极阻抗大，故可使用MOSFET 驱动技术进行驱动，但IGBT 的输入电容较MOSFET 大，所以IGBT 的驱动偏压应比MOSFET驱动所需偏压强。图 1 是一个典型的例子。在+20 ℃情况下，实测60 A ，1200 V 以下的IGBT 开通电压阀值为 5 ～6 V ，在实际使用时，为获得最小导通压降，应选取Ugc ≥(1.5 ～3)Uge(th) ，当Uge 增加时，导通时集射电压Uce 将减小，开通损耗随之减小，但在负载短路过程中Uge 增加，集电极电流Ic 也将随之增加，使得IGBT 能承受短路损坏的脉宽变窄，因此Ugc 的选择不应太大，这足以使IGBT 完全饱和，同时也限制了短路电流及其所带来的应力( 在具有短路工作过程的设备中，如在电机中使用IGBT 时，+Uge 在满足要求的情况下尽量选取最小值，以提高其耐短路能力) 。
1.2 对电源的要求 对于全桥或半桥电路来说，上下管的驱动电源要相互隔离，由于IGBT 是电压控制器件，所需要的驱动功率很小，主要是对其内部几百至几千皮法的输入电容的充放电，要求能提供较大的瞬时电流，要使IGBT 迅速关断，应尽量减小电源的内阻，并且为防止IGBT 关断时产生的du/dt 误使IGBT 导通，应加上一个-5 V 的关栅电压，以确保其完全可靠的关断 ( 过大的反向电压会造成IGBT 栅射反向击穿，一般为-2 ～10 V 之间) 。 1.3 对驱动波形的要求 从减小损耗角度讲，门极驱动电压脉冲的上升沿和下降沿要尽量陡峭，前沿很陡的门极电压使IGBT 快速开通，达到饱和的时间很短，因此可以降低开通损耗，同理，在IGBT 关断时，陡峭的下降沿可以缩短关断时间，从而减小了关断损耗，发热量降低。但在实际使用中，过快的开通和关断在大电感负载情况下反而是不利的。因为在这种情况下，IGBT 过快的开通与关断将在电路中产生频率很高、幅值很大、脉宽很窄的尖峰电压Ldi/dt ，并且这种尖峰很难被吸收掉。此电压有可能会造成IGBT 或其他元器件被过压击穿而损坏。所以在选择驱动波形的上升和下降速度时，应根据电路中元件的耐压能力及du/dt 吸收电路性能综合考虑。 1.4 对驱动功率的要求 由于IGBT 的开关过程需要消耗一定的电源功率，最小峰值电流可由下式求出： I GP = △ U ge /R G +R g ； 式中△Uge=+Uge+|Uge| ；RG 是IGBT 内部电阻；Rg 是栅极电阻。 驱动电源的平均功率为： P AV =C ge △ Uge 2 f, 式中． f 为开关频率；Cge 为栅极电容。 1.5 栅极电阻 为改变控制脉冲的前后沿陡度和防止震荡，减小IGBT 集电极的电压尖峰，应在IGBT 栅极串上合适的电阻Rg 。当Rg 增大时，IGBT 导通时间延长，损耗发热加剧；Rg 减小时，di/dt 增高，可能产生误导通，使IGBT 损坏。应根据IGBT 的电流容量和电压额定值以及开关频率来选取Rg 的数值。通常在几欧至几十欧之间( 在具体应用中，还应根据实际情况予以适当调整) 。另外为防止门极开路或门极损坏时主电路加电损坏 IGBT ，建议在栅射间加入一电阻Rge ，阻值为10 k Ω左右。 1.6 栅极布线要求 合理的栅极布线对防止潜在震荡，减小噪声干扰，保护IGBT 正常工作有很大帮助。 a ．布线时须将驱动器的输出级和lGBT 之间的寄生电感减至最低( 把驱动回路包围的面积减到最小) ； b ．正确放置栅极驱动板或屏蔽驱动电路，防止功率电路和控制电路之间的耦合； c ．应使用辅助发射极端子连接驱动电路； d ．驱动电路输出不能和IGBT 栅极直接相连时，应使用双绞线连接(2 转/ cm) ； e ．栅极保护，箝位元件要尽量靠近栅射极。 1.7 隔离问题
IGBT中频感应熔炼炉技术说明
IGBT中频电源设备使用说明书
目录 一、用途及技术规 格 (1) 二、电源部分使用说明 (2) 〈一〉、结构组成及工作原理 (2) 〈二〉、性能特点 (3) 〈三〉、操作方法 (4) 二、炉体部分使用说明 (5) 〈一〉、炉体 (5) 〈二〉、感应圈 (5) 〈三〉、炉衬 (6)
〈四〉、固定炉架 (6) 〈五〉、水循环系统 (6) 〈六〉、机械倾炉系统 (6) 〈七〉炉体安装与调整 (6) 三、注意事项 (7) 四、使用维护 (8) 五、炉衬捣打，烘炉工艺 (9) 一、用途及技术规格 1. 用途 本产品适用于钢、铁黑色金属的熔炼及升温，也可用于熔炼铜、铝等有色金属。 2. 技术规格及基本要求
2.2.1 本产品技术条件符合JB/T4280中的有关规定. 2.2.2 本产品应在下列条件下正常工作： a.海拔高度不超过1000米。 b.环境温度在+5℃~40℃之间。 c.适用地区最湿月平均最大相对湿度不大于90%，同时该月的月平均最低湿度不高于25%. d.周围没有导电性尘埃、爆炸性气体及能严重损坏金属和绝缘的腐蚀性气体。 注：如在其它条件下工作，用户应与制造厂家协商解决， e.水质要求 （1）纯水或蒸馏水。 （2）水的比电阻 额定电压≥2000V~3000V 比电阻≥5000Ω （3）进水压力0.1~0.3mpa ( 4 ) 进水温度5°~ 40℃（炉体） 5°~36℃（电源）备注:本设备进水严禁用井水或自来水直接给设备供水.以免在夏季高温环境中因循环水与周围环境温差过大,使设备部结水露而造成设备故障. f.供电要求 （1）电网电压三相不平衡度不大于5% （2）电网电压波动不大于±10%, （3）电网电压为正弦波，波形畸变不大于10%。 二、电源部分使用说明 〈一〉、结构组成及工作原理 节能型IGBT晶体管中频电源共由四部分组成，它们分别为整流、滤波、逆变输出、熔炼炉体，组成结构图如下：
IGBT系列焊机工作原理
第十一章IGBT系列焊机工作原理 一、功率开关管的比较 常用的功率开关有晶闸管、IGBT、场效应管等。其中，晶闸管（可控硅）的开关频率最低约1000次/秒左右，一般不适用于高频工作的开关电路。 1、效应管的特点： 场效应管的突出优点在于其极高的开关频率，其每秒钟可开关50万次以上，耐压一般在500V以上，耐温150℃（管芯），而且导通电阻，管子损耗低，是理想的开关器件，尤其适合在高频电路中作开关器件使用。 但是场效应管的工作电流较小，高的约20A低的一般在9A左右，限制了电路中的最大电流，而且由于场效应管的封装形式，使得其引脚的爬电距离（导电体到另一导电体间的表面距离）较小，在环境高压下容易被击穿，使得引脚间导电而损坏机器或危害人身安全。 2、IGBT的特点： IGBT即双极型绝缘效应管，符号及等效电路图见图11.1，其开关频率在20KHZ~30KHZ 之间。但它可以通过大电流（100A以上），而且由于外封装引脚间距大，爬电距离大，能抵御环境高压的影响，安全可靠。 图11.1 二、场效应管逆变焊机的特点 由于场效应管的突出优点，用场效应管作逆变器的开关器件时，可以把开关频率设计得很高，以提高转换效率和节省成本（使用高频率变压器以减小焊机的体积，使焊机向小型化，微型化方便使用。（高频变压器与低频变压器的比较见第三章《逆变弧焊电源整机方框图》。 但无论弧焊机还是切割机，它们的工作电流都很大。使用一个场效应管满足不了焊机对电流的需求，一般采用多只并联的形式来提高焊机电源的输出电流。这样既增加了成本，又降低了电路的稳定性和可靠性。 三、IGBT焊机的特点 IGBT焊机指的是使用IGBT作为逆变器开关器件的弧焊机。由于IGBT的开关频率较低，电流大，焊机使用的主变压器、滤波、储能电容、电抗器等电子器件都较场效应管焊机有很大不同，不但体积增大，各类技术参数也改变了。
IGBT过流和短路保护
IGBT过流与短路保护 IGBT过流与短路保护 IGBT是高频开关器件，芯片内部的电流密度大。当发生过流或短路故障时，器件中流过的大于额定值的电流时，极易使器件管芯结温升高，导致器件烧坏。因此，对IGBT的过流或短路保护响应时间必须快，必须在10us以内完成。应用实践表明：过电流是IGBT电力电子线路中经常发生的故障和损坏IGBT的主要原因之一，过流保护应当首先考虑。须指出的是：过流与短路保护是两个概念，它们既有联系也有区别。过流大多数是指某种原因引起的负载过载；短路是指桥臂直通，或主电压经过开关IGBT的无负载回路，它们的保护方法也有一定区别。如过流保护常用电流检也传感器，短路保护常通过检测IGBT饱和压降，配合驱动电路来实现。不同的功率有不同的方法来实现过流或短路保护。 1、小功率IGBT模块过流保护 对于小功率IGBT模块，通常采用直接串电阻的方法来检测器件输出电流，从而判断过电流故障，通过电阻检测时，无延迟；输出电路简单；成本低；但检测电路与主电路不隔离，检测电阻上有功耗，因此，只适合小功率IGBT模块。比如：5.5KW以下的变频器。 2、中功率IGBT模块的电流检测与过流、短路保护 中功率IGBT模块的电流检测与过流、短路保护，一种方法是仍然采用电阻检测法，为了降低电阻产生功耗及发热生产的影响，可把带散热器件的取样电阻固定在散热器上，以测量更大的电流。 ３、中、大功率IGBT模块的电流检测与过流、短路保护 对于大、中功率IGBT模块的电流检测与过流保护常采用电流传感器。但需注意要选择满足响应速度要求的电流传感器。由于需要配置检测电源，成本较高，但检测电路与主电路隔离，适用于大功率的IGBT模块。保护电路动作的时间须在10us之内完成。 4、通过检测IGBT饱和压降实现短路保护 IGBT通常工作在逆变桥上，并处于开关工作状态，若设计不当，易于发生短路现象。对于短路保护，常用的方法是通过检测IGBT的饱和压降Vce(sat)来实现短路保护，它往往配合驱动电路来实现，其基本原理如图所示：
IGBT的工作原理与工作特性
IGBT的工作原理和工作特性 IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP晶体管提供基极电流，使IGBT导通。反之，加反向门极电压消除沟道，流过反向基极电流，使IGBT关断。IGBT的驱动方法和MOSFET基本相同，只需控制输入极N一沟道MOSFET，所以具有高输入阻抗特性。当MOSFET的沟道形成后，从P+基极注入到N一层的空穴（少子），对N一层进行电导调制，减小N一层的电阻，使IGBT在高电压时，也具有低的通态电压。 IGBT的工作特性包括静态和动态两类： 1．静态特性 IGBT的静态特性主要有伏安特性、转移特性和开关特性。IGBT的伏安特性是指以栅源电压Ugs为参变量时，漏极电流与栅极电压之间的关系曲线。输出漏极电流比受栅源电压Ugs的控制，Ugs越高，Id越大。它与GTR的输出特性相似．也可分为饱和区1、放大区2和击穿特性3部分。在截止状态下的IGBT，正向电压由J2结承担，反向电压由J1结承担。如果无N+缓冲区，则正反向阻断电压可以做到同样水平，加入N+缓冲区后，反向关断电压只能达到几十伏水平，因此限制了IGBT的某些应用范围。 IGBT的转移特性是指输出漏极电流Id与栅源电压Ugs之间的关系曲线。它与MOSFET的转移特性相同，当栅源电压小于开启电压Ugs(th)时，IGBT处于关断状态。在IGBT导通后的大部分漏极电流范围内，Id与Ugs呈线性关系。最高栅源电压受最大漏极电流限制，
其最佳值一般取为15V左右。IGBT的开关特性是指漏极电流与漏源电压之间的关系。IGBT处于导通态时，由于它的PNP晶体管为宽基区晶体管，所以其B值极低。尽管等效电路为达林顿结构，但流过MOSFET的电流成为IGBT总电流的主要部分。此时，通态电压Uds(on)可用下式表示: Uds(on)＝Uj1＋Udr＋IdRoh （2－14） 式中Uj1——JI结的正向电压，其值为0.7～IV； Udr——扩展电阻Rdr上的压降；Roh——沟道电阻。 通态电流Ids可用下式表示： Ids=(1+Bpnp)Imos (2－15） 式中Imos——流过MOSFET的电流。 由于N+区存在电导调制效应，所以IGBT的通态压降小，耐压1000V 的IGBT通态压降为2～3V。IGBT处于断态时，只有很小的泄漏电流存在。 2．动态特性 IGBT在开通过程中，大部分时间是作为MOSFET来运行的，只是在漏源电压Uds下降过程后期，PNP晶体管由放大区至饱和，又增加了一段延迟时间。td(on)为开通延迟时间，tri为电流上升时间。实际应
IGBT感应加热电源的原理和优势
IGBT感应加热电源的原理和优势 IGBT中频电源控制部分的原理和优势： 解释：当总功率是2500KW的时候，每个炉体为2200KW，并且可以在300KW到2200KW 范围内随意调整，但是总功率不能超过2500KW. 双变频器电气图纸 1.串联谐振中频感应炉采用IGBT中频电源。IGBT中频电源是一种新型的IGBT逆变器模块（绝缘栅双极型晶体管,德国生产）主要用来熔炼碳钢，合金钢，铸钢，有色金属。IGBT中频电源具有加热速度快，节能环保的特点。 2.IGBT中频电源作为恒功率电源，即使添加少量的金属也可达到全功率输出，并且保持恒定不变，因此加热速度快。采用串联谐振变压器，变压器电压高，所有的IGBT中频电源比可控硅电源节能。IGBT采用频率调控系统调整频率，整流部分包括全桥整流器，感应器和电容滤波器，它在500v的条件下工作，因此IGBT中频电源产生极少的低次谐波，低网格污染。 3.IGBT中频电源比可控硅中频电源节约电能15%-25%，原因有以下几个方面： A.逆变器电压高，电流，电路损失低，这部分可以节约电能15%。IGBT中频电源变压器的功率是2800v，传统的可控硅中频电源变压器的功率是750v，电流减小了四倍，线路损失降低了。 B.高功率因素，功率因素大于0.98，无功损耗小，这部分比可控硅中频电源节约电能3% -5%。IGBT 采用全桥式整流，整流部分不调整可控硅传导角，所以整个过程的功率因素大于0.98，无功损耗小。 C.炉体热损耗小，同功率条件下，IGBT比可控硅每批次快15分钟。在路出口的热损失占整个过程的3%。因此这部分比可控硅中频电源节约3%的能量。 4.高次谐波干扰：当可控硅产生电压峰值的时候整流器的高次谐波调整电压。电压电网会被严重污染导致其他的设备不能工作，IGBT中频电源整流器部分采用全桥整流器。直流电压总是在最高程度工作，不需要调整传导角，因此不会产生高次谐波，不会污染电网，变压器，交换器不会被加热，不会干扰其他电子器件的工作。 5.恒功率输出：可控硅中频电源带有电压和电流调节器，IGBT采用频率和功率调节器，它不会受炉料和炉衬厚度的影响。在加热过程中保持恒功率输出，尤其是在生产不锈钢，铜料，
igbt逆变器工作原理_igbt在逆变器中的作用
igbt逆变器工作原理_igbt在逆变器中的作用 IGBT（绝缘栅双极型晶体管），是由BJT（双极型三极管）和MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。 IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。目前国内缺乏高质量IGBT模块，几乎全部靠进口。绝缘栅双极晶体管（IGBT）是高压开关家族中最为年轻的一位。由一个15V高阻抗电压源即可便利的控制电流流通器件从而可达到用较低的控制功率来控制高电流。 IGBT的工作原理和作用通俗易懂版：IGBT就是一个开关，非通即断，如何控制他的通还是断，就是靠的是栅源极的电压，当栅源极加+12V（大于6V，一般取12V到15V）时IGBT 导通，栅源极不加电压或者是加负压时，IGBT关断，加负压就是为了可靠关断。 IGBT没有放大电压的功能，导通时可以看做导线，断开时当做开路。 IGBT有三个端子，分别是G，D，S，在G和S两端加上电压后，内部的电子发生转移（半导体材料的特点，这也是为什么用半导体材料做电力电子开关的原因），本来是正离子和负离子一一对应，半导体材料呈中性，但是加上电压后，电子在电压的作用下，累积到一边，形成了一层导电沟道，因为电子是可以导电的，变成了导体。如果撤掉加在GS两端的电压，这层导电的沟道就消失了，就不可以导电了，变成了绝缘体。 IGBT的工作原理和作用电路分析版：IGBT的等效电路如图1所示。由图1可知，若在IGBT 的栅极和发射极之间加上驱动正电压，则MOSFET导通，这样PNP晶体管的集电极与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通;若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V，则MOSFET截止，切断PNP晶体管基极电流的供给，使得晶体管截止。 由此可知，IGBT的安全可靠与否主要由以下因素决定： --IGBT栅极与发射极之间的电压;
IGBT 的工作原理和工作特性
IGBT 的工作原理和工作特性 IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP晶体管提供基极电流，使IGBT导通。反之，加反向门极电压消除沟道，流过反向基极电流，使IGBT 关断。IGBT的驱动方法和MOSFET基本相同，只需控制输入极N一沟道MOSFET，所以具有高输入阻抗特性。 当MOSFET的沟道形成后，从P+基极注入到N一层的空穴（少子），对N 一层进行电导调制，减小N一层的电阻，使IGBT在高电压时，也具有低的通态电压。
IGBT的工作特性包括静态和动态两类： 1．静态特性IGBT的静态特性主要有伏安特性、转移特性和开关特性。 IGBT的伏安特性是指以栅源电压Ugs为参变量时，漏极电流与栅极电压之间的关系曲线。输出漏极电流比受栅源电压Ugs的控制，Ugs越高，Id越大。它与GTR的输出特性相似．也可分为饱和区1、放大区2和击穿特性3部分。在截止状态下的IGBT，正向电压由J2结承担，反向电压由J1结承担。如果无N+缓冲区，则正反向阻断电压可以做到同样水平，加入N+缓冲区后，反向关断电压只能达到几十伏水平，因此限制了IGBT的某些应用范围。 IGBT的转移特性是指输出漏极电流Id与栅源电压Ugs之间的关系曲线。它与MOSFET的转移特性相同，当栅源电压小于开启电压Ugs(th)时，IGBT处于关断状态。在IGBT导通后的大部分漏极电流范围内，Id与Ugs呈线性关系。最高栅源电压受最大漏极电流限制，其最佳值一般取为15V左右。 IGBT的开关特性是指漏极电流与漏源电压之间的关系.IGBT处于导通态时，由于它的PNP晶体管为宽基区晶体管，所以其B值极低。尽管等效电路为达林顿结构，但流过MOSFET的电流成为IGBT总电流的主要部分。此时，通态电压Uds(on)可用下式表示 Uds(on)＝Uj1＋Udr＋IdRoh（2－14） 式中Uj1——JI结的正向电压，其值为0.7～IV；
中频电源电流及各参数计算
中频电源已广泛应用于工业加热领域 0 引言 工频加热技术与其它各种物理加热技术相比，确实具有较高的效率，但存在一些明显的不足。在现代工业的金属熔炼、热处理、焊接等过程中，感应加热被广泛应用。感应加热是根据电磁感应原理，利用工件中涡流产生的热量进行加热的，它加热效率高、速度快、可控性好，易于实现高温和局部加热[1]。随着电力电子技术的不断 成熟，感应加热技术得到了迅速发展。本文设计的70KW/500HZ中频感应加热电源采用IGBT 串联谐振式逆变电路，能够实现频率自动，电路结构简单，高效节能。 1 主电路结构 主电路由整流电路、逆变电路、保护电路组成，其结构如图1。 2 主要器件的设计 2.1 整流电路的设计 中频电源采用三相全控桥式整流电路，它的输出电压调节范围大而移相控制角的变化范围小，有利于系统的自动调节，输出电压的脉动频率较高可以减轻直流滤波环节的负担[2]。根据设计要求：额定输出功率P=70KW，输出频率f=500HZ，进线电压UIN=380V，取逆变器的变换效率=0.9。 1）确定电压额定值URRM 考虑到其峰值、波动、雷击等因素，取波动系数为 1.1，安全系数=2，选取电压为：URRM≥UIN× ×1.1 =1179V 根据实际二极管电压等级，取URRM=1600V。 2）确定电流额定值IT(AV) IT(AV)=0.368×Id =0.368× =0.368× =56A 考虑冲击电流和安全系数，实取额定电压1600V，额定电流200A的整流模块。 2.2 逆变电路的设计 逆变电路是由全控器件IGBT构 成的串联谐振式逆变器，两组全控器件V1、V4和V2、V3交替导通，输出所需要的交流电压。IGBT的主要参数有最高集射极电压（额定电压）、集射极电流等[3]。 1）确定电压额定值UCEP IGBT的输入端与电容相并联，起到了缓冲波动和干扰的作用，因此安全系数不必取得很大，一般取安全系数=1.1平波后的直流电压： Ed=380V× × =590V 关断时的峰值电压： UCESP=(590×1.15+150)× =912V 式中1.15为电压保护系数，150为L 引起的尖峰电压。令UCEP≥UCESP,并向上靠拢IGBT 等级，取UCEP=1200V。 2）确定电流额定值Ic Ic=( ×1.5)Id = ≈374A
IGBT管的结构与工作原理
IGBT管的结构与工作原理 1.IGBT的结构与工作原理图1所示为一个N 沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构， N+ 区称为源区，附于其上的电极称为源极。N+ 区称为漏区。器件的控制区为栅区，附于其上的电极称为栅极。沟道在紧靠栅区边界形成。在漏、源之间的P 型区（包括P+ 和P 一区）（沟道在该区域形成），称为亚沟道区（ Subchannel region ）。而在漏区另一侧的P+ 区称为漏注入区（ Drain injector ），它是IGBT 特有的功能区，与漏区和亚沟道区一起形成PNP 双极晶体管，起发射极的作用，向漏极注入空穴，进行导电调制，以降低器件的通态电压。附于漏注入区上的电极称为漏极。 IGBT 的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP 晶体管提供基极电流，使IGBT 导通。反之，加反向门极电压消除沟道，流过反向基极电流，使IGBT 关断。IGBT 的驱动方法和MOSFET 基本相同，只需控制输入极N一沟道MOSFET ，所以具有高输入阻抗特性。当MOSFET 的沟道形成后，从P+ 基极注入到N 一层的空穴（少子），对N 一层进行电导调制，减小N 一层的电阻，使IGBT 在高电压时，也具有低的通态电压。 2.IGBT 的工作特性 1.静态特性 IGBT 的静态特性主要有伏安特性、转移特性和开关特性。 IGBT 的伏安特性是指以栅源电压Ugs 为参变量时，漏极电流与栅极电压之间的关系曲线。输出漏极电流比受栅源电压Ugs 的控制，Ugs 越高， Id 越大。它与GTR 的输出特性相似．也可分为饱和区1 、放大区2 和击穿特性3 部分。在截止状态下的IGBT ，正向电压由J2 结承担，反向电压由J1结承担。如果无 N+ 缓冲区，则正反向阻断电压可以做到同样水平，加入N+缓冲区后，反向关断电压只能达到几十伏水平，因此限制了IGBT 的某些应用范围。 IGBT 的转移特性是指输出漏极电流Id 与栅源电压Ugs 之间的关系曲线。它与MOSFET 的转移特性相同，当栅源电压小于开启电压Ugs(th) 时，IGBT 处于关断状态。在IGBT 导通后的大部分漏极电流范围内， Id 与Ugs呈线性关系。最