IGBT串聯(lián)用的有源電壓控制技術(shù)

作者：時間：2012-05-14 來源：網(wǎng)絡(luò)

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3 實驗結(jié)果

基于多重閉環(huán)反饋有源電壓控制 技術(shù)的“IGBT智能有源驅(qū)動電路”如圖5所示。此驅(qū)動電路可接受電驅(qū)動信號和光驅(qū)動信號，內(nèi)置的FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）可根據(jù)驅(qū)動信號生成參考信號。通過VCE反饋、VGE反饋及dVCE/dt反饋控制 IGBT的開關(guān)過程，實現(xiàn)IGBT串聯(lián)均壓。

圖5 AVC驅(qū)動電路

測試電路示意圖如圖6所示，為一個升壓電路。串聯(lián)后的IGBT充當(dāng)開關(guān)器件，采用雙脈沖觸發(fā)方式。通過調(diào)節(jié)輸入直流電壓以及占空比，可以使串聯(lián)的IGBT兩端電壓達(dá)到4000V以上，能滿足多個IGBT串聯(lián)的測試需要。圖7是測試平臺的照片。測試所用IGBT為英飛凌的FF800R17KF6C_B2，其額定電壓為1700V，額定電流為800A。

圖6 測試電路示意圖

圖7 測試平臺照片

3.1單個IGBT測試結(jié)果

圖8是有源電壓控制下的單個IGBT關(guān)斷和開通時的參考信號、VCE電壓、IC電流以及VGE電壓波形。

圖8（a）中系統(tǒng)電壓為500V，設(shè)定的IGBT箝位電壓為1000V。從圖中可以看出，IGBT的VCE電壓跟隨參考信號的效果很好，兩者非常接近，數(shù)值相差100倍（由驅(qū)動電路設(shè)定）。因為箝位電壓是1000V，所以圖中沒有電壓箝位的現(xiàn)象。

圖8（b）中系統(tǒng)電壓為850V。在IGBT關(guān)斷過程中，VCE電壓出現(xiàn)過沖，但是被箝位在1000V，

隨后進(jìn)入穩(wěn)態(tài)850V。在這個過沖的時候，可以看到VGE的電壓保持在VGE(TH)之上，使得IGBT工作在有源區(qū)，從而保證電壓不會超過設(shè)定的箝位電壓。

圖8（c）中系統(tǒng)電壓仍為850V。從圖中可以看出，在參考信號開始下降，即開通過程開始后不久，集電極-發(fā)射極電壓VCE就開始跟隨參考信號，此時IGBT工作在有源區(qū)，并逐漸進(jìn)入開通狀態(tài)。之后參考信號出現(xiàn)一個轉(zhuǎn)折點(diǎn)，其dV/dt增大，目的是加快IGBT開通速度。VCE電壓仍然試圖跟隨參考信號，但是由于參考信號的電壓變化率過高，超出IGBT所能達(dá)到的最大值，因此IGBT的VCE電壓無法緊密跟隨參考信號，但是，還是以IGBT能達(dá)到的最大電壓變化率下降。

圖8 單個IGBT開通、關(guān)斷波形：（a）關(guān)斷波形

(VDC=500V)；（b）關(guān)斷波形 (VDC=850V)；

（c）開通波形(VDC=850V)（黃：參考信號，紅：VCE，綠：IC，藍(lán)：VGE）

3.2 多個IGBT串聯(lián)的測試結(jié)果

圖9所示為有源電壓控制下的兩個IGBT串聯(lián)的關(guān)斷波形，其中紅色和綠色為兩個IGBT各自的集電極-發(fā)射極電壓VCE，藍(lán)色為串聯(lián)IGBT的電流。圖10所示為三個IGBT串聯(lián)的關(guān)斷波形，其中紅色黃色和灰色分別為3個IGBT的VCE電壓?？梢钥闯觯陉P(guān)斷階段，IGBT的動態(tài)均壓效果很好，電壓差別很小。在關(guān)斷過程結(jié)束后，由于IGBT的拖尾電流特性不同，使得VCE電壓波形有分歧。這可以通過并聯(lián)穩(wěn)態(tài)均壓電阻來解決，當(dāng)IGBT徹底進(jìn)入關(guān)斷穩(wěn)態(tài)后，其VCE電壓將趨于一致[7]。