雜散電感對高效IGBT逆變器設(shè)計的影響

　　小電感和大電感設(shè)置的電流波形在時間戳b的位置交叉。在第一開關(guān)階段直到交叉點b，采用大電感設(shè)置升高的過壓會使損耗增至36.3mJ，而小電感設(shè)置的損耗為30.8mJ。不過，在b點之后，大電感設(shè)置會產(chǎn)生較短的電流拖尾，這樣該階段的損耗會比小電感設(shè)置的損耗低1.8mJ。這一結(jié)果主要受電流拖尾降低的影響，即更快速地達到10%的值。

　　隨著雜散電感的增大，IGBT的開通損耗會降低，二極管損耗則會增大(如圖4所示)。圖4顯示了在小電感和大電感條件下二極管恢復特性的對比。

　　圖4：二極管恢復特性：上圖顯示的是針對兩個電感的損耗/時間曲線(實線：L=23nH、虛線：L=100nH)，下圖顯示的是電壓和電流曲線。

　　顯而易見，IGBT降低的di/dt幾乎對二極管換流開始階段的損耗沒有任何影響，因為二極管電壓依然維持在零左右。在反向恢復峰值電流之后，更大雜散電感引起的二極管電壓升高決定并導致了額外的損耗。小電感和大電感設(shè)置的二極管拖尾電流中可再次看到交叉點c。更高的過壓使得c點之前的損耗從10.1mJ增至19.6mJ。與IGBT的情況一樣，增加的動態(tài)過壓會導致c點之后的拖尾電流降低，大電感設(shè)置的損耗平衡將優(yōu)化4.4mJ。總之，第一開關(guān)階段起主導作用，二極管損耗隨著電感的增加從24.6mJ提高至29.7mJ，增幅為20%。

　　表2：對英飛凌IGBT的折衷：在相同雜散電感和軟度條件下的關(guān)斷損耗。

　　實驗結(jié)果的總動態(tài)損耗

　　盡管在開通過程中，di/dt與寄生電感的結(jié)合可降低IGBT的電壓，但在關(guān)斷過程中，它將增大IGBT的電壓過沖。將開通與關(guān)斷過程進行左右對比，不難看出，在較大寄生電感時開通損耗的降度遠高于關(guān)斷損耗的增幅。

　　如果考慮到最新溝槽柵場截止IGBT的關(guān)斷di/dt本質(zhì)上受器件動態(tài)性能的制約，約為導通di/dt的一半，就可輕松理解這一趨勢。

　　在圖5中，對IGBT開通損耗、關(guān)斷損耗以及二極管換流損耗與三款I(lǐng)GBT的寄生直流母線雜散電感進行了對比。

　　圖5：開關(guān)損耗作為雜散電感Ls的函數(shù)，電感的增大將降低IGBT的開通損耗(左圖);IGBT的關(guān)斷損耗(右圖)和續(xù)流二極管關(guān)斷損耗會隨著電感的增大而升高。