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IGBT并联技术分析

更新时间：2019-12-01 10:45:30 大小：429K 上传用户：xuzhen1查看TA发布的资源 标签：igbt并联技术 下载积分：0分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

通过电力电子器件串联或并联两种基本方法，均可增大电力电子装置的功率等级。采用这两种方法设计的大功变流器，结构相对简单，加之控制策略与小功率变流器相兼容，功率提升主要靠电力电子器件串并联数目的增加来实现，因此具有成本较低，便于不同功率等级变流器进行模块化设计和生产等优点。

通过串联IGBT可以提高变流器的电压等级，而通过并联 IGBT则可以提高变流器的电流等级，从而提升变流器的功率等级。考虑到前者功率密度相对较低，从性价比出发，IGBT并联技术是最好的选择。

1 IGBT并联运行分析

1.1影响并联IGBT均流的主要因素

1）IGBT和反并联二极管静态参数的影响 IGBT的饱和压降Vetsa）、反并联二极管的正向压降 V主要影响静态均流效果；IGBT的跨导gs和栅极一发射级阈值电压 Vet、反并联二极管的反向恢复特性（反向恢复时间tm和反向恢复电荷Q等）主要影响动态均流效果。

2）IGBT驱动电路参数的影响并联 IGBT的门极驱动电压 Ve的大小主要影响并联 IGBT的静态均流，而门极驱动信号的变化率、门极驱动电阻 R、驱动线路的布局和感抗等参数则对并联 IGBT的动态均流有很大的影响。

3）IGBT安装的散热考虑，如果 IGBT散热出现热量过于集中，IGBT温度差别大，会影响的温度特性，形成正反馈现象。

4）主电路结构的影响主电路的结构会造成线路感抗差异，并对并联IGBT的动态均流产生影响，而线路的

电阻则影响静态均流。


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IGBT并联技术分析  
（艾克思科技）  
胡永宏博士  
通过电力电子器件串联或并联两种基本方法，均可增大电力电子装置的功率等级。采用这两种方法设计  
的大功变流器，结构相对简单，加之控制策略与小功率变流器相兼容，功率提升主要靠电力电子器件串并联  
数目的增加来实现，因此具有成本较低，便于不同功率等级变流器进行模块化设计和生产等优点。  
通过串联 IGBT 可以提高变流器的电压等级，而通过并联  
变流器的功率等级。考虑到前者功率密度相对较低，从性价比出发，  
1 IGBT 并联运行分析  
IGBT 则可以提高变流器的电流等级，从而提升  
IGBT 并联技术是最好的选择。  
1.1 影响并联 IGBT 均流的主要因素  
1) IGBT 和反并联二极管静态参数的影响  
IGBT 的饱和压降 Vce(sat) 、反并联二极管的正向压降  
V 主要影响静  
f
fs  
ge_th  
态均流效果； IGBT 的跨导 g 和栅极－发射级阈值电压  
V 、反并联二极管的反向恢复特性（反向恢复  
时间 t rr 和反向恢复电荷 Qrr 等）主要影响动态均流效果。  
2) IGBT 驱动电路参数的影响并联  
驱动信号的变化率、门极驱动电阻  
的影响。  
IGBT 的门极驱动电压 Vge的大小主要影响并联 IGBT 的静态均流，而门极  
g
R、驱动线路的布局和感抗等参数则对并联  
IGBT 的动态均流有很大  
3) IGBT 安装的散热考虑，如果  
IGBT 散热出现热量过于集中， IGBT温度差别大，会影响的温度特性，形成  
正反馈现象。  
4) 主电路结构的影响主电路的结构会造成线路感抗差异，并对并联  
电阻则影响静态均流。  
IGBT 的动态均流产生影响，而线路的  
IGBT单元，可以提高器件参数的一致性，  
1.2 并联技术遵循的原则  
1) 模块的选择：通过选择具有正温度系数并且最好是同一批次的  
实现最好的静态均流。  
2) 共用驱动电路通过 IGBT驱动电路参数的合理设计和共用同一驱动电路，可以提高  
IGBT开关速度、减小器  
件参数分布性的影响，改善动态均流的效果。  
3) 对称布局并联回路中所有的功率回路和驱动回路须保持最小回路漏感及严格的对称布局，模块应尽量靠  
近，并优化均衡散热，以提高并联 IGBT的均流效果。  
4) 串联均流电感：交流输出端串联的电感可以抑制 IGBT和二极管在开关过程中的电流变化率，可以大大减  
小由于开关过程的差异造成的电流不均衡，通过均流电感的合理设计可以确保并联  
满足设计要求。  
IGBT的动态均流效果  
5) 降额使用：即使 IGBT模块的选择、共用驱动电路和优化布局已达到最优，但其静态和动态性能仍然不可  
能达到理想的均衡。更为重要的是， IGBT模块内部的反并联续流二极管是双极性器件，其正向通态压降  
IGBT进行 15％～20％的降额使用。  
呈负温度系数，因此最好对  
3 并联技术整体设计  
根据上述设计原则，本文设计了一个额定容量为  
250kVA 的电路，三相交流输出线电压为  
380V，交流输  
出相电流为 380A，为满足三相变流器在  
700V，整体设计结构如图 1 所示。  
380V 交流电压下 PWM整流器工作模式的需要，直流环节电压设计为  
1

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