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英飞凌EconoPACK IGBT模块并联应用(2)


5. IGBT的控制
在并联电路中,并联的IGBT应当要同时开通和关断。若开关不同时也将导致动态电流的不均流。为了确保同时开关,所有并联的IGBT可由同一个通道的驱动信号驱动。并联的IGBT也可由不同通道的驱动信号分别驱动。这种方式的不足之处在于不同信号通道的响应时间不同,优点在于不存在通过辅助集电极和辅助发射极的电流平衡过程。最具性价比的驱动选择是所有并联的IGBT由一个驱动信号驱动。(如图11和图12)
并联EconoPACKTM+ 的驱动电路
图11: 并联EconoPACKTM+ 的驱动电路
为每个IGBT分别提供一个门极驱动电阻并在门极和发射极间并联箝位二极管是十分重要的。它们要尽量靠近IGBT模块。上管并联的集电极要通过电阻解耦。这些集电极电阻阻值应当越小越好。
流过辅助集电极的平衡电流不得超过25ARMS。要注意集电极上的解耦电阻对脉冲电流的承受能力。为测量VCE或用于有源钳位而加入的高压二极管也应当尽可能靠近模块。如图11.
在并联电路中,平衡电流可能会流过辅助发射极。这些电流会按照需求相应增加,以实现并联桥臂间电流的对称。对于辅助发射极而言,建议这些电阻越小越好。这些电阻的主要缺点在于会引起压降,压降方向取决于平衡电流方向的不同,而这一压降会加大或者减小栅极驱动电压。结果会导致IGBT开通或关断时的不均等。无论如何,当流过辅助发射极的平衡电流>25ARMS时,应当采用电阻限制电流的大小。要注意这些电阻的脉冲电流承受能力。门极电阻的计算公式为:R =Rgate +REmitter。正如图13b所示,也可以使用电流补偿扼流圈。在门极和相应发射极导线上的电流不对称时,它们能够限制电流。
 EconoPACKTM+模块的辅助集电极、门极和辅助发射极的电流负载表
图12: EconoPACKTM+模块的辅助集电极、门极和辅助发射极的电流负载表
并联系统的EconoPACKTM+的控制电路器件
图13a: 并联系统的EconoPACKTM+的控制电路器件
下管IGBT的辅助集电极连接到上管IGBT的辅助发射极。为了利用上管的辅助发射极来测量VCE或者对下管进行有源箝位,高压二极管要尽可能靠近模块,并按图13所示连接。
利用电流补偿扼流圈限制辅助导线上的电流
图13b: 利用电流补偿扼流圈限制辅助导线上的电流
6. 通过输出电感实现的电流均流
在每个半桥电路的输出端连接电感会影响并联电路的动态解耦。如果电感L的阻抗Z=L大于IGBT模块的阻抗,则电流将会均匀地流过输出电感。如图14所示。
通过输出电感实现电流均流
图14: 通过输出电感实现电流均流
除了影响电流的均流外,电感L 也能够减小负载的dv/dt。输出扼流圈与负载电感串联。如果忽略导线电阻,将得到一个感性的分压器。在负载电感两端并联一个电容将进一步抑制负载的dv/dt。
通过LC网络减小dv/dt
图15. 通过LC网络减小dv/dt
7. 通过环绕扼流圈电路实现电流均流
由环绕扼流圈电路实现电流均流的EconoPACKTM+ 并联电路
图17. 例: 由环绕扼流圈电路实现电流均流的EconoPACKTM+ 并联电路
通过在并联电路每路的输出端连接电流补偿扼流圈,即所谓的“环绕电路”能够进一步减小并联电路电流的不均流。这个方法类似于图13b所示。每个扼流圈的电感量是电流差分的方程L= f(i),而且只适用于差分电流时。如果每相的电流相等,则扼流圈的电感量为零。
最简单的方法是使用铁粉芯。如图18的例子所示。
采用铁粉芯磁环环绕电路实现的简单均流电路
图18: 采用铁粉芯磁环环绕电路实现的简单均流电路
EconoPACKTM+三相并联的电流分配。三相输出电流值总和为1410A
图19: EconoPACKTM+三相并联的电流分配。三相输出电流值总和为1410A。
 

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