提高太陽(yáng)能逆變器效能的IGBT選擇方法

表 1顯示了四個(gè)擁有相同尺寸的IGBT的參數(shù)值。前三個(gè)IGBT采用同樣的平面式技術(shù)，但使用不同的壽命復(fù)合控制計(jì)量。從表中可見(jiàn)，標(biāo)準(zhǔn)速度的IGBT具有最低Vce(on) ，但與快速和超速平面式IGBT相比，標(biāo)準(zhǔn)速度的IGBT下降時(shí)間最慢。第四個(gè)IGBT是經(jīng)優(yōu)化的槽柵IGBT，能夠?yàn)?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/太陽(yáng)能逆變器">太陽(yáng)能逆變器這類高頻率切換應(yīng)用提供低導(dǎo)通和開(kāi)關(guān)損耗。請(qǐng)注意，槽柵IGBT的Vce(on) 和總切換損耗 (Ets) 比超速平面式IGBT低。

高壓側(cè)IGBT

前文討論了高壓側(cè) IGBT在20kHz或以上頻率進(jìn)行切換。假設(shè)設(shè)計(jì)一個(gè)擁有230V交流輸出的1.5kW 太陽(yáng)能逆變器，表1中哪種IGBT具有最低的功耗呢?圖4顯示了IGBT在20kHz進(jìn)行切換的功耗分析，由此可見(jiàn)超速平面式IGBT比其它兩種平面式 IGBT具有更低的總功耗。

在20kHz下，開(kāi)關(guān)損耗明顯成為總功耗的重要部分。同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)速度IGBT的導(dǎo)通損耗雖然最低，但其開(kāi)關(guān)損耗卻最大，并不適合充當(dāng)高壓側(cè)IGBT。

最新的600V 槽柵IGBT 專為20kHz的切換進(jìn)行了優(yōu)化。如圖五所示，這種IGBT比以往的平面式IGBT提供較低的總功耗。因此，為了讓太陽(yáng)能逆變器的設(shè)計(jì)能夠達(dá)到最高效率，槽柵IGBT是高壓側(cè)IGBT的首選元件。

低壓側(cè)IGBT

低壓側(cè)IGBT同樣有同一問(wèn)題。究竟哪一種IGBT才能提供最低的功耗?由于這些IGBT只會(huì)進(jìn)行50Hz或60Hz切換，如圖5所示，標(biāo)準(zhǔn)速度IGBT可提供最低的功耗。雖然標(biāo)準(zhǔn)IGBT會(huì)帶來(lái)一些開(kāi)關(guān)損耗，但數(shù)值并不足以影響IGBT的總功耗。事實(shí)上，最新的槽柵IGBT仍然擁有較高的功耗，因?yàn)檫@一代的槽柵IGBT專門(mén)針對(duì)高頻率應(yīng)用而設(shè)計(jì)，以平衡開(kāi)關(guān)和導(dǎo)通損耗為目標(biāo)。因此，對(duì)低壓側(cè)IGBT來(lái)說(shuō)，標(biāo)準(zhǔn)速度平面式IGBT仍然是必然選擇。

本文小結(jié)

本文分析了太陽(yáng)能逆變器應(yīng)用的全橋拓?fù)洹＿@種拓?fù)淅谜颐}寬調(diào)制技術(shù)，在高于20kHz情況下，為高壓側(cè)IGBT 進(jìn)行轉(zhuǎn)換。支線的低壓側(cè)IGBT決于輸出頻率要求，在50Hz或60Hz進(jìn)行轉(zhuǎn)換。若挑選最新的600V槽柵IGBT，其總功耗將會(huì)在20kHz下達(dá)到最低。在低壓側(cè)IGBT方面，標(biāo)準(zhǔn)速度平面式IGBT是最佳選擇。標(biāo)準(zhǔn)速度IGBT在50Hz或60Hz下?lián)碛凶畹偷膶?dǎo)通損耗，其開(kāi)關(guān)損耗對(duì)整體功耗來(lái)說(shuō)微不足道。因此，工程師只要正確選擇IGBT組合， 就能將太陽(yáng)能逆變器應(yīng)用的功耗降至最低。