有源滤波器IGBT驱动模块应用与性能分析
IGBT模块:技术、驱动和应用课件:质量与可靠性

测试项目
型式试验
常规试验
测试项目
型式试验
常规试验
集-射极电压Uce*sus
×
集-射极饱和电压UCEsat
×
×
集-射极电压UCES
×
×
集-射极漏电流ICES
×
栅-射极电压±UGES
×
输入电容Cies
×
*
DCB:系统焊层的分离,总是从DCB的角落开始。避免在DCB的四角产生直角可以提高系统焊接层的负载周次能力 插入凹纹:在DCB的覆铜层边缘引入特定的压痕来防止覆铜层的脱落,从而提高自身的负载周次能力。
提高负载周次能力的措施
IGBT Modules– Technologies, Driver and Application
IGBT Modules– Technologies, Driver and Application
铜绑定线
采用铜键合工艺同时采用铜作为芯片表面金属覆层。
*
给定负载循环300s,据此计算损耗及计算相应的散热器温度、底板温度和结温。
寿命计算
IGBT Modules– Technologies, Driver and Application
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
每年的天数
5
10
10
20
25
30
45
50
50
50
35
35
每天的负载周次
2
2
IGBT及其驱动模块EXB841在混合滤波器设计中的应用

驱动 电路进行控 制, 否则很容易造成 I B G T的损
坏 。本文 将 针 对 实 际应 用 ,对 IB G T的 特性 及 以
收 稿 日期 : 0 6 1 — 0 20 — 0 2
3 4
的变化 , 补偿电流实时跟踪指令电流的变化。 开关
器 件 的性能 将 直接 影 响到 滤波 器 的效果 。在实 际
体 管 大 电流处 理 能力 和低 饱 和压 降 的特点 ,在 电 机 控 制 、 关 电 源 、 流 装 置 以 及许 多 要 求 快 速 、 开 变 低 损 耗 的领 域 中有 着 , 的 应 用 。 要 很 好 使 用 一泛 I B ,必 须根 据它 的特 点设 计 出保护 措施 齐 全 的 GT
摘
武汉
4 07 ) 304
要 : 绍 了混 合 滤波 器设 计 中开 关 器件 I B 介 G T的特 性 , 讨论 了 E B 4 X 8 1为核 心 的 I B G T驱 动 电
路 的搭 建 。给 出了过 电压 吸 收和过 电流保护 的 改进 办法 。 实验证 明此 驱 动设计 稳定 有效 。
关键词 : 动 电路 ; G T X 8 1 过 电压 保护 驱 I B ;E B 4 ;
Ap l a i n o GBT a d Drv r M o u e EXB8 1 p i to fI c n i e d l 4
i he H y rd Fit rDe i n n t b i le sg
IB G T及其驱动模块 E B 4 在 X 8 1 混合滤波器设计 中的应用
邹 江峰 张 亚 迪 吴 云 亮 , 张 勤 , ,
(. 1国家 电网公 司 , 北京 1 0 3 ) 0 04
有源电力滤波器的要求及应用

有源电力滤波器通过电流互感器检测负载电流,并通过内部DSP计算,提取出负载电流中的谐波成分,然后通过PWM信号发送给内部IGBT,控制逆变器产生一个和负载谐波电流大小相等,方向相反的谐波电流注入到电网中,达到滤波的目的。
有源电力滤波器是现代化工业的主要副产品之一,随着工业现代化程度提高,谐波的问题日益严重。
这主要是现代化工业的用电方式发生了巨大的变化。
传统工业的主要电力负荷是电动机和电阻加热设备,这些设备是线性负载,不会产生谐波电流。
而现代化工业的主要电力负荷是电流变换器,包括变频器、中频炉、直流电机驱动器等,这些负荷都是非线性负载,工作时产生严重的谐波。
另一方面,大部分配电系统,包括变压器、开关柜、继电保护器、无功补偿柜等,都是按照线性负荷设计的。
当实际负荷为非线性负荷时,对配电系统造成严重的危害,轻则导致系统过热、不稳定,重则损坏配电设备。
解决这个问题的最好方法就是在非线性设备的电源输入端安装有源电力滤波器,将非线性负荷转变为线性负荷,谐波导致的各种问题便迎刃而解。
这种安装在设备的电源输入端的谐波滤波器就是设备级谐波滤波器。
有源电力滤波器的特殊要求设备级有源电力滤波器与母线级谐波滤波器有不同的要求。
设备级有源电力滤波器与所配的设备一同构成一个完整的系统,谐波滤波器的作用是保证这个系统的谐波电流发射满足特定的标准,例如,GB17625标准。
因此,设备级有源电力滤波器要满足一下四个方面的要求:1)不与系统发生不良作用:配装了谐波滤波器的设备可能在任何系统中使用,而任何情况下都不允许与系统之间发生不良的相互作用,例如与系统发生谐振,放大谐波电流。
2)不会导致超前的功率因数:设备配装了滤波器,功率因数要达到0.98以上,不允许出现过大的感性无功功率和容性无功功率;3)滤波效果确定:滤波器与特定设备组合起来后,谐波电流发射必须是确定的,与系统的参数无关,这样才能确保设备安装了滤波器后,满足特定的要求;4)不吸收上游谐波电流:配装了有源电力滤波器的设备可以应用在任何电网环境中,有些电网会有较大的谐波电压,设备级的谐波滤波器不允许吸收来自上游的谐波电流,否则,当上游谐波较大时,会导致滤波器过载。
IGBT模块驱动技术及应用

二、IGBT驱动与保护
驱动线
IGBT驱动线在设计过程中,尽量设计短,并双绞。
二、IGBT驱动与保护
结温
高结温将有助于减少在高杂散电感条件下的震荡
二、IGBT驱动与保护
二、IGBT驱动与保护
Vce尖峰
Vce尖峰电压由IGBT关断过程中杂散电感及二极管反向恢复产生。
L=85nH
L=185nH
衡IGBT的通态损耗和开关损耗。
一、IGBT基本原理
(2)非穿通(NPT)型IGBT
与PT型IGBT不同,NPT型IGBT以掺杂的N-
栅极
发射极
基区为衬底,P掺杂发射区设计的很薄,没有
PT型IGBT的N型缓冲区,这样在阻断状态,电
场只在N型衬底内存在。因为电场不再“穿
通”N型衬底,因此被称为“非穿通”型IGBT。
针对感性负载,为了防止过压,IGBT需要
并联一个续流二极管给电流提供续流回路。RC
N+
P
IGBT并不是简单的在外部并联一个半导体二极
管,而是在半导体内部实现了一个二极管,主
N-基区
(衬底)
要用于谐振电路、硬开关电路中。
N场终止层
P
N
集电极
P
一、IGBT基本原理
英飞凌IGBT
二、IGBT驱动与保护
IGBT模块驱动技术及应用
一、IGBT基本原理
目
录
二、IGBT驱动与保护
三、双脉冲测试
四、安全工作区
一、IGBT基本原理
1. IGBT基本介绍
IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)绝缘栅双极型晶体管
IGBT之父:Jayant Baliga(贾杨.巴利加)教授(20世纪80年代发明)
大功率IGBT驱动模块特性分析及应用

关键词 : 绝缘栅双极性 晶体 管 ;驱动模 块 ;2 C 4 5 S 03T 随着 电力 电子 技术 的发 展 ,I T ( 缘栅双极 性 晶体 管 ) 式选择、逻辑控制 、死区时间产生 、 GB 绝 脉冲调制、封锁时间设置及 得 到了广泛应用。I B G T具有耐高压 、耐大 电流、高速和低饱和 故障锁存等任 务, 标有 2 1S的是 I D芯 片, 14 G 其主要功能是脉冲 压 降等特点, 在高压变频器、风机变流器、太阳能并网逆 变器等 调制 、放 大、过流及短路保护 、有源钳位 等, 有 2 0 O MD 标 2N 3
环 市 信 导 es8 1 .m 球 场 息 报 m9 6 c 5@6 o 3
技术与科教创新
大功率 I B G T驱动模块特・分析及应用 I 生
萎 涛 王政翱 1北京国电四维电力技术有限公司 北京密云 110 ; . (. 050 2 国电内蒙古东胜热电有限, 司 内蒙古东胜区 070 ) 厶 \ 1 0 0
电力电子产 品中得到广泛应用 。 驱动电路作 为控 制电路和功率半 的芯片是 i no n en公司 的双路 N 沟道 MO F 应用于隔离型 i f SE , T 导体器件 之间的桥梁, 性能决定着系统 的可靠性, 其 驱动 电路设 D / C 电源副边 变换 电路 中 [] SC芯片数量较第一代驱动 CD 5。A I 计不仅要有极高的可靠性和良好的电气隔离, 还必须要关注电磁 内 产品有了明显减 少, 核 从而 P B板 设计上有更大 的灵活性, C 在 兼容 、成本等诸 多因素。本文详细分析瑞士 C N E T 公司第 驱动模块 顶层放置 元件, O CP 在驱动模块底层放置大面积覆铜来 提升 二代 I B G T驱动模块 2 C 45 S 0 3T特性及原理, 并介绍其典型应用 散热性能和优化 电磁兼容设计。 和设计要点。 2 有源 钳位 功能 . 2 2 C 4 5 较该公司第一代产品新增加的重要功能是有源钳 S 03T 1 S 0 3 T基本功能 .2 C 4 5 位, 有源钳位是一种钳位技术,即当 I B G T的集 电极和发射极之间 2 C0 3 T是瑞 士 C NC P S 45 O E T公司推出的基于其 S AL - C E 2驱 电压 即 V e超过 一个预设门槛, c 有源钳位电路将会把功率管部分 动内核的双通道、 大功率驱动模块, 与该公司广泛应用的上一代产 从而令功率管的集 电极和发射极之间电压得到抑制, 使得 品 2 D3 5 相比, S 1A 体积更小ห้องสมุดไป่ตู้有效管脚 更少、集成度更高、可靠 地打开, 功率管保持工作在线性区, 基本的有源钳位方法是在 IB G T的集 电 性 更高、驱动能力更强、功能更多, 有更广泛的应用范围及前景, T 能驱动 目前市面上所有耐压 小于 10 V 的 I L这款驱动模块内 极和 门极 之间用瞬 态抑 制二极 管 ( Vs)建立 一个反馈通 道。 0 7 GB S 0 3T设计 了公司特有 的高级有源钳位功能, 方法是将反馈信 嵌 的并联功能使得它支持驱动模块的并联, 同时它还支持 多电平拓 2 C 4 5 GB L 图 S 0 3 T应 扑结构, 可应用于大功率高压 变频器、 逆变 电源等行业。 该驱动模 号同时送进驱动模块 I T侧的 AC x管脚, 2是 2 C 4 5 GB 分析 电路, 当图 2中 2 f电阻右端的电位 0l 块 主要 由输入逻辑驱动转化接 口 ( D ) 能门级驱动 (G 用 电路中 I T侧 电路, L I、智 I D) . 3 驱动模块 内部 的 MOS E F T就会渐进地进入关断状 和隔离型 D / C DC电源变换三部分组成 。 驱动模块内部基本框图如 超过 1 V 时, 这样可以增加有源钳位 的有效性, 而且也可以减少 T Vs管的 图I 所示。L I D 是将驱动模块输入的 P WM 信号进行整形和调制 态, 当图 2中 2 Q电阻右端 的电位超过 2 V时, 0 0 内部的 MOS E FT 处理后, 将驱动信号传递到变压器, 通过变压器传递到 I B G T侧驱 损耗, 3 、D 1 5 选择耐压超过 3V和整 5 动 电路部分, 同时也把通过变压器传递过来的 IB G T侧驱动电路故 就会全部关闭。二极管 D 1 4 、D 1 A Dl 和 2 选择 T s 根 v 管, 障信息解析 ; DO是将驱动信号进行解调和放大以驱动 I L在 流电流值大于 1 的肖特基二极管, 1 D 1 L GB G T电压等级和直流母线电压选择, 选择不同的 R c 和 C c a1 a1 驱动 I B 的同时通过集成 电路启动对 I BT的过流和短路保护 据 I B GT G 在实际应用中确定这两个元件的 等功能 ;隔离型 DCDC 电源变换器是为驱动 电路提供直流 电源, 可以得到不同的有源钳位 的效果, / 最大驱动功率为 4 ,输 出驱动峰值 电流可达到 3A 隔离型 D / 选型以优化有源钳位效果。 W 5, C 2 驱动信号一 致性 传输和隔离 . 3 D 电源具有隔离交流 4 0 V的能力。 C 00 IB G T通常工作在大电流和 高电压应用场合, 实际应用 中, 在 [ = = 驱动模块直接和高压侧 I T相连接, GB 由于 I B G T工作期间 d/t i d 蚓 一 : = L 和 d /t vd 非常大, 干扰严重, 从而在 电路设计 中,必须将 I T驱 GB JI g 动侧 电路和驱动信号输入侧 电路进 行电气 隔离,隔离方式 多采用 JT . E 】 I 一兰 q 二 磁 隔离 或者 光纤 隔离, 在驱动模块设计 中, 鉴于磁隔离 ( 一般采 一 t 一 一 黼 Dm 用 变压器 )具有延时时间短 、工作寿命长、一致性好等优 点,大 J ‘ r。 -。 。 m 卜 — 功率驱动模块多采用磁隔离的方式 。由于驱动模块输入的 P WM l I 照 . c 信号频率范围很宽, 以从 O 10H 以上, 可 H 到 0k 变压器难 以无失 : —  ̄I L 一 U I 真传输 这种宽频率 范围 的信号, 以必须对输入信 号进行调 制, 所 2C45 S 0 3 T驱动模块沿用 了第一代 内核 产品, 采用边缘调制的方 图 1 2C 45 S 0 3 T驱 动模块 内部框图 法实现信号传输,在边缘调制基础上,内嵌 的并联 功能使得该驱
IGBT的简介及IGBT在驱动方面的应用

IGBT的简介及IGBT在驱动方面的应用尚彤华北电力大学研电1302班学号:1132201006The introduction of the IGBT and its application in motor drivingNorth China Electric Power UniversityABSTRACT: IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), insulated gate bipolar transistor, is a BJT (bipolar transistor) and MOS (insulated gate FET) composite full-controlled voltage-driven power semiconductor devices, both MOSFET GTR high input impedance and low conduction voltage drop of both worlds. GTR saturated pressure drop, the carrier density, but the drive current is larger; MOSFET drive power is small, fast switching speed, but the conduction voltage drop large carrier density. IGBT combines the advantages of these two devices, drive power is small and saturated pressure drop. Very suitable for DC voltage of 600V and above converter systems such as AC motor, inverter, switching power supply, electric lightingKEY WORDS:IGBT, full-controlled, motor, inverter摘要: IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),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。
IGBT模块工作特性测试与分析

IGBT模块工作特性测试与分析IGBT模块工作特性测试与分析作者:微叶科技时间:2015-11-04 14:31IGBT功率单元测试平台示意图:图1 直流电压产生电路其中QF为断路器,KM为接触器(绿色按钮),T1为调压器。
图2 功率单元测试电路图3 IGBT引脚示意图注意事项:1.上380V主电前应将变压器旋钮调至零电压附近位置;2.放电开关K1初始状态应为关断状态,并且接触器KM与放电开关K1不可以同时接通;3.本测试方案中以驱动板的安装方向为正方向,则上管为右侧IGBT,下管为左侧IGBT;4.测试平台初始状态为负载电阻R L并联在下管C、E两端,即上管带负载;5.所有排线应与实际变流器柜中排线一致,包括温度板与驱动板之间的三根彩排、CPU板与温度板之间的两根排线;6.注意一定要在主电断电、电路板断电的情况下进行探头以及连线的更换,注意人身以及功率单元的安全;7.注意在拆卸之后每一个螺丝一定要拧紧!8.在所有测试之前,应确保所用CPU板所烧程序为测试程序。
工具准备:示波器1台,差分探头(型号P5200)2个,电流探头(型号i2000 flex)1个,开关电源1套,以及必备拆卸工具若干。
需要CPU板1块,温度板1块,驱动板3块。
在做所有测试前应将电源接到温度板上,CPU板通过X2、X3端子与温度板相连,温度板通过X31、X32、X33端子分别与三块驱动板的X2端子相连,其中温度板X31端子与安装在功率单元上的1块驱动板相连。
示波器接法:1.将一个差分探头(下面称差分探头1)选择1/50V量程,接在示波器的第1通道,用以测量栅极驱动信号(±15V),设置示波器该通道倍率为50,每格10V。
2.将另一个差分探头(下面称差分探头2)选择1/50V量程,接在示波器第2通道,用以测量栅极驱动信号(±15V)或者IGBT的CE 两端电压(测试中最大可到达1000V左右),设置示波器该通道倍率为50,每格10V。
有源电力滤波器在现代建筑电气中的应用分析

有源电力滤波器在现代建筑电气中的应用分析摘要:近年来,现代建筑电气中各种开关电源、不间断电源、电力电子器件用量越来越大,使得配电系统的谐波污染日益严重,由谐波引起的各类事故和故障不断发生,对国民经济和生产、生活造成了不必要的损失,因此谐波危害的严重性受到了人们的广泛关注。
本文通过对有源电力滤波器的研究,并在现代建筑电气系统中的应用,以此来降低系统中的谐波含量,提高供电质量。
关键词:有源电力滤波器APF;谐波治理;无功补偿一、有源电力滤波器在建筑电气中应用的重要性近年来,随着电力电子技术的广泛应用,电能得到了更加充分的利用。
但电力电子装置自身所具有的非线性也使得电网的电压和电流发生畸变,这些高度非线性设备数量和额定容量的日益增大使得电力系统谐波污染问题日益严重,已成为了影响电能质量的公害,对电力系统的安全,经济运行造成了极大的影响,而另一方面供电方及其电力系统设备,用户及其用电器对电能质量的要求越来越高,这一矛盾使得人们对谐波污染问题越来越重视。
二、谐波产生的原因在电力系统中,谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。
当电流流经负载时,与所加的电压不呈线性关系,就形成非正弦电流,即电路中有谐波产生。
所有的非线性负荷都能产生谐波电流。
现代建筑中谐波主要来自两方面:一是大量非线性负荷形成的谐波源,例如计算机系统、开关电源、电子式荧光整流器、调光器、不间断电源(UPS)、磁性铁芯设备、家用电器等导致配电系统的电压、电流发生畸变,产生谐波;二是公用电网本身具有一定的谐波含量和配电变压器作为谐波源产生的谐波,由公用电网侧传输至配电系统。
三、谐波对建筑电气的影响及危害现代建筑中产生的谐波电压和谐波电流,对配电系统是一种污染,不但使楼宇中的电气设备与电子设备及楼宇智能化系统用电环境恶化,并对周围的通信系统甚至配电系统以外的设备造成危害。
现代建筑电能质量问题中最严重的是谐波干扰问题。
现代建筑中大量电力电子装置在使用中产生的谐波电流如果不加治理直接注入电网,将使供电变压器低压侧谐波电压升高,低压侧负荷由于相互干扰而无法正常工作,另一方面谐波电压通过供电变压器传递到高压侧从而干扰其他用户。
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App ia i n a r o m a e Ana y i f I lc to nd Pe f r nc l ss o GBT i e o ul f APF Drv r M d e o
GUO Xif n e g,W ANG a z i I Z e D —h ,L U h n,HAN e W i
( otes r n esy hn ag 10 1 ,C /a N r at n U i ri ,S eyn 1 89 hn ) h e v t
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d i e c p ct n k ・ n — r a r c s o a e t u r n l s d d v d ls i i e e t fe u n is T e r a a i a d ma e a d b e k p o e s c mp r d wi c re t u e r e mo u e n df r n r q e ce . h v y h y i f e p rme t e u t s o h tt i e i n c n e e t ey p v d GB r e sg a s wh c a e b t r d v f c , xe i n a r s l h w t a h s d sg a f c i l r i e I T d i i n l i h h v et r e e e t l s v o v e i
c i u i g 2 D1 6 d v d l s p e e td W i h a ay i o S 0 r e mo u e c a a trs c , e v l g u t sn S 0 r e mo u e i r s ne . t t e n lss f 2 D1 6 d v d l h r c e t s t o t e i h i ii h a
i h b t n a d it r c i u t t e v l g n trn n ro e u t n cr u t a e d s n d T i d sg a e tr n i i o n n el k cr i ,h ot e mo i i g a d e rr r d ci ic i l e i e . h s e i n h s b t i o c a o o g e
第4 6卷 第 9期
21 0 2年 9 月
电力 电子 技 术
Po rElcr nis we e to c
Vo .6.No9 1 4 .
S ptmbe 01 e e r2 2
有源滤波器 I B G T驱动模块应用与性能分析
郭 喜峰 ,王 大 志 ,刘 震 ,韩 伟
( 北 大 学 , 息 科 学 与 工 程 学 院 ,辽 宁 沈 阳 10 1 ) 东 信 18 9
as a r v d p r p ae p oe t n t n u e o e a in rl b e o h y tm. h rv i u t i s c e sul p lo c n p i e a p o r t rt c o o e s r p r t e i l t e s se T e d e cr i s u c sf l a - o i i o a f i c y p i d i t 0 VA AP x e me tl p o oy e a d w t t o g tr o e  ̄in w ih c n p o e t e e e t e e s l n o a 1 0 k F e p r na rt tp n i i l n —em p r o h c a rv f c i n s e i h s h v a d p a t a i ft e d s n. n r c i l y o h e i c t g Ke wo d : c v o rf t r n u ae a e i oa r n i o ;d v rcr u t y r s a t e p we l ;i s l td g td b p l rta ss r r e i i i ie t i c
摘要: 针对 有源 电力 滤波 器 ( P )G T的驱 动 问题 , 用 2 D16驱动 模块 , 建 了有 效的绝 缘栅 双 极型 晶体 A F IB 利 S 0 搭 管 (G T 驱动 电路 。 过分 析 2 D16驱 动模块特 性 , 计 出电压抑 制及 互锁 电路 、 IB ) 通 S 0 设 电压 监控及 错误 复位 电路 , 并在 不 同频率下 将其 与常用 驱动 模块 进行 了驱 动 能力和 通 断情况 的性 能对 比 。实 验结 果表 明 , 设计 能提供 该 有效 的 I B G T驱 动信 号 , 驱动效 果 良好 , 并能提 供相 应保护 , 保证 系统可 靠运行 。将提 出的驱动 电路成 功应用 于
一
台 1 0k A A F实 验样机 . 0 V P 样机 的长期 运行证 明了该设计 的有 效性和 实用性 。
关 键 词 : 源 电 力 滤 波 器 ;绝 缘 栅 双 极 型 晶 体 管 ;驱 动 电 路 有 中 图分 类 号 :N 1+ T 7 3. 8 文 献 标 识 码 : A 文 பைடு நூலகம்编 号 :0 0 IO 2 1 )9 0 8 — 3 10 一 O X(0 2 0 — 0 5 0