用于变频调速装置的IGBT缓冲电路制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于变频调速装置的IGBT缓冲电路，它包括两个绝缘栅双极型晶体管IGBT，绝缘栅双极型晶体管IGBT的集电极和发射极两端分别与放电电阻、二极管、电容相连接，本实用新型专利技术利用二极管的导通关断特性改变IGBT缓冲电路的电容值，从而达到在绝缘栅双极型晶体管IGBT关断时有效抑制瞬态过电压，又可在导通时减小放电时间，迅速释放电荷的目的，消除桥臂绝缘栅双极型晶体管IGBT电压分配不均现象。

IGBT Buffer Circuit for Frequency Conversion Speed Regulator

【技术实现步骤摘要】
用于变频调速装置的IGBT缓冲电路
本技术涉及电气传动
，具体的说是一种用于变频调速装置的IGBT缓冲电路。
技术介绍
变频器通常采用绝缘双极型晶体管IGBT作为主回路开关器件，其特点是开关速度快、开关频率高，当变频器的开关器件关断时，会引起较大的尖峰过电压，造成开关器件的击穿。因此，为了保证变频器的安全工作，常在开关器件上并联缓冲电路。缓冲电路是一种保护电路，其目的是在开关器件关断时防止在开关器件上产生过电压和减少开关损耗，同时还可以防止反偏置二次击穿的破坏。另外，为了减小开通损耗和防止正向电压二次击穿的破坏，还需设置di/dt抑制电路，从而减少开关损耗的同时，保证开关元件的安全运行。图1a、图1b和图1c为3种常见的IGBT缓冲电路。图1a为小容量变频器IGBT缓冲电路，将一个无感电容C并联在IGBT模块的集电极和发射极之间，适用于小功率等级，对抑制瞬变电压有效且成本较低。随功率增大，电路中无阻尼元件易与线路杂散电感产生LC振荡，故应选择无感电容或串入电阻。在图1b所示的IGBT缓冲电路中，利用快速恢复二极管VD可有效抑制瞬变电压，从而抑制谐振的发生。但随着功率等级的进一步加大，这种电路的回路寄生电感也变得很大，以至不能有效控制du/dt。图1c所示的缓冲电路可有效抑制振荡，且回路寄生电感较小。图1中的电路都存在着电阻的充/放电时间不能改变的问题。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种用于变频调速装置的IGBT缓冲电路，利用二极管的导通关断特性改变IGBT缓冲电路的电容值，有效抑制绝缘栅双极型晶体管IGBT关断时瞬态过电压及dv/dt，以消除桥臂上绝缘栅双极晶体管IGBT电压分配不均现象。为实现上述目的，本技术所采取的技术方案为：一种用于变频调速装置的IGBT缓冲电路，它包括绝缘栅双极型晶体管IGBT1和绝缘双极型晶体管IGBT2，绝缘双极型晶体管IGBT1的集电极与杂散电感L的一端、放电电阻R1的一端、二极管VD1的阳极及二极管VD4的阴极相连接，绝缘双极型晶体管IGBT1的发射极与绝缘双极型晶体管IGBT2的集电极相连接，同时与电容C1的一端、电容C2的一端、二极管VD2的阴极、二极管VD4的阳极相连接；绝缘双极型晶体管IGBT2的集电极与二极管VD5的阴极相连接，绝缘双极型晶体管IGBT2的发射极与二极管VD5的阳极、二极管VD3的阴极、放电电阻R2的一端相连接；放电电阻R1与电容C3、放电电阻R2依次串联，放电电阻R1的另一端与二极管VD1的阴极及电容C1的另一端相连接，二极管VD2的阳极与放电电阻R2的另一端及二极管VD3的阳极相连接；绝缘双极型晶体管IGBT1关断时产生的过电压为L*di/dt，该电压通过二极管VD1被电容C1吸收，同时二极管VD1防止本缓冲电路中的电容C1与线路中的杂散电感L产生振荡；二极管VD2在绝缘双极型晶体管IGBT1和绝缘双极型晶体管IGBT2闭合时承受反压而截止，在绝缘双极型晶体管IGBT1和绝缘双极型晶体管IGBT2关断时导通，并将电容C2旁路，通过二极管VD2的关断与导通状态来改变缓冲电路中的电容值，抑制瞬态过电压及电压变化率dv/dt，消除桥臂上电压分配不均现象。当所述绝缘双极型晶体管IGBT1关断时，二极管VD2处于导通状态，将电容C2旁路，电容C1与电容C3并联，杂散电感L产生的高电压通过二极管VD1对电容C1和电容C3充电，杂散电感L的电感值固定不变时，电路总电容C0的计算公式为：C0=C1+C3IGBT1关断关断时的等效电路图如图3所示，若电容C1、电容C3两端的电压用表示，则杂散电感L谐振放电过程的表达式为：（1）（2）将式（2）代入式（1）得：（3）结合初始条件，可以求得（4）当时，电容两端的电压达到峰值Up，则（5）由式（5）可以看出，为减小电容C1和电容C3两端的峰值电压，在杂散电感L的电感值固定不变时，电容C1和电容C3的容量选择最大值，进而抑制峰值电压。当绝缘双极型晶体管IGBT1导通时，二极管VD2承受反压处于截止状态，电容C2和电容C3串联，然后再和电容C1并联，通过绝缘双极型晶体管IGBT1、放电电阻R1进行放电，缓冲电路总电容C0的计算公式为：（6）电容C1两端电压用Uc0表示，IGBT1闭合时等效电路如图4所示，缓冲电路放电过程的表达式为（7）式中（8）即：（9）结合初始条件可得电容C1两端电压（10）当电容C1两端的电压时，放电结束，放电时间t的计算公式为：（11）式中：（12）从式（11）可以看出，为了减少放电时间，可以通过减小电容C0，在电容C1和C3固定的情况下，通过改变C2的的值，可以减少放电时间。本技术利用二极管的导通关断特性改变IGBT缓冲电路的电容值，从而达到在绝缘栅双极型晶体管IGBT关断时有效抑制瞬态过电压，又可在导通时减小放电时间，迅速释放电荷的目的，消除桥臂绝缘栅双极型晶体管IGBT电压分配不均现象。附图说明图1a是现有技术中小容量的IGBT缓冲电路；图1b是现有技术中中等容量的IGBT缓冲电路；图1c是现有技术中大容量的IGBT缓冲电路；图2是本技术的电路原理图；图3是绝缘栅双极型晶体管IGBT1关断时本技术的等效电路图；图4是绝缘栅双极型晶体管IGBT1导通时本技术的等效电路图。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步详细的说明。如图2所示的一种用于变频调速装置的IGBT缓冲电路，它包括绝缘栅双极型晶体管IGBT1和绝缘双极型晶体管IGBT2，绝缘双极型晶体管IGBT1的集电极与杂散电感L的一端、放电电阻R1的一端、二极管VD1的阳极及二极管VD4的阴极相连接，绝缘双极型晶体管IGBT1的发射极与绝缘双极型晶体管IGBT2的集电极相连接，同时与电容C1的一端、电容C2的一端、二极管VD2的阴极、二极管VD4的阳极相连接；绝缘双极型晶体管IGBT2的集电极与二极管VD5的阴极相连接，绝缘双极型晶体管IGBT2的发射极与二极管VD5的阳极、二极管VD3的阴极、放电电阻R2的一端相连接；放电电阻R1与电容C3、放电电阻R2依次串联，放电电阻R1的另一端与二极管VD1的阴极及电容C1的另一端相连接，二极管VD2的阳极与放电电阻R2的另一端及二极管VD3的阳极相连接；绝缘双极型晶体管IGBT1关断时产生的过电压为L*di/dt，该电压通过二极管VD1被电容C1吸收，同时二极管VD1防止本缓冲电路中的电容C1与线路中的杂散电感L产生振荡；二极管VD2在绝缘双极型晶体管IGBT1和绝缘双极型晶体管IGBT2闭合时承受反压而截止，在绝缘双极型晶体管IGBT1和绝缘双极型晶体管IGBT2关断时导通，并将电容C2旁路，通过二极管VD2的关断与导通状态来改变缓冲电路中的电容值，抑制瞬态过电压及电压变化率dv/dt，消除桥臂上电压分配不均现象。当所述绝缘双极型晶体管IGBT1关断时，二极管VD2处于导通状态，将电容C2旁路，电容C1与电容C3并联，图2的等效电路图如图3所示。杂散电感L产生的高电压通过二极管VD1对电容C1和电容C3充电，杂散电感L的电感值固定不变时，电路总电容C0的计算公式为：C0=C1+C3若电容C1、电容C3两端的电压用表示，则杂散电感L谐振放电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于变频调速装置的IGBT缓冲电路，其特征在于：它包括绝缘栅双极型晶体管IGBT1和绝缘双极型晶体管IGBT2，绝缘双极型晶体管IGBT1的集电极与杂散电感L的一端、放电电阻R1的一端、二极管VD1的阳极及二极管VD4的阴极相连接，绝缘双极型晶体管IGBT1的发射极与绝缘双极型晶体管IGBT2的集电极相连接，同时与电容C1的一端、电容C2的一端、二极管VD2的阴极、二极管VD4的阳极相连接；绝缘双极型晶体管IGBT2的集电极与二极管VD5的阴极相连接，绝缘双极型晶体管IGBT2的发射极与二极管VD5的阳极、二极管VD3的阴极、放电电阻R2的一端相连接；放电电阻R1与电容C3、放电电阻R2依次串联，放电电阻R1的另一端与二极管VD1的阴极及电容C1的另一端相连接，二极管VD2的阳极与放电电阻R2的另一端及二极管VD3的阳极相连接；绝缘双极型晶体管IGBT1关断时产生的过电压为L*di/dt，该电压通过二极管VD1被电容C1吸收，同时二极管VD1防止本缓冲电路中的电容C1与线路中的杂散电感L产生振荡；二极管VD2在绝缘双极型晶体管IGBT1和绝缘双极型晶体管IGBT2闭合时承受反压而截止，在绝缘双极型晶体管IGBT1和绝缘双极型晶体管IGBT2关断时导通，并将电容C2旁路。...

【技术特征摘要】
1.一种用于变频调速装置的IGBT缓冲电路，其特征在于：它包括绝缘栅双极型晶体管IGBT1和绝缘双极型晶体管IGBT2，绝缘双极型晶体管IGBT1的集电极与杂散电感L的一端、放电电阻R1的一端、二极管VD1的阳极及二极管VD4的阴极相连接，绝缘双极型晶体管IGBT1的发射极与绝缘双极型晶体管IGBT2的集电极相连接，同时与电容C1的一端、电容C2的一端、二极管VD2的阴极、二极管VD4的阳极相连接；绝缘双极型晶体管IGBT2的集电极与二极管VD5的阴极相连接，绝缘双极型晶体管IGBT2的发射极与二极管VD5的阳极、二极管VD3的阴极、放电电...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹喜生，赵兴彦，党怀东，坚德毅，杜海峰，梁伟艳，李雷，
申请(专利权)人：天水电气传动研究所有限责任公司，
类型：新型
国别省市：甘肃,62