一种新型IGBT缓冲电路的设计

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一种新型’()*缓冲电路的设计

周跃庆，尹中明

天津"###$%&!天津大学电气与自动化工程学院，

在分析常用的’()*缓冲电路特点的基础上，设计了一种新型的’()*缓冲电路。该电路利用二摘要：

又可在其开极管的特性来改变缓冲电路中的电容值，从而达到在’()*关断时有效抑制瞬态过电压，通时减小放电时间，迅速释放电荷的目的。通过理论分析和+,-./0仿真证明了该电路的可行性，并在实践中得到应用。

缓冲电路；电容可变关键词：’()*；

中图分类号：文献标识码：*(1"1234

文章编号：3##35%"#"!%##1&3#5##335#"

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’()*；,>;PP0I/.I/;.H,；MJI.JPE0/J-J/.HJ>/0

前言

在’()*的应用中，随着电压、电流、频率的不

而缓冲电路断增加，对’()*的保护显得尤为重要，

的作用就更加明显。在实际缓冲电路的应用中Y3Z，为了更好地吸收过电压，总希望增大电容的数值，但电容的放电时间也相应的增加，不能在有限的时间内将电荷释放。通过对常用的缓冲电路类型和特点的分析，在此设计了一种新型的缓冲电路，该电路通

不但能够保护’()*，而过改变充!放电时电容值，

且更好地适应了’()*频率不断提高的趋势。

电路都存在着充!放电时间不能改变的问题。

图3常用’()*缓冲电路

焊

接精萃——逆变式焊机技术的发展

7新型缓冲电路

4常用缓冲电路类型546

图E为"种常用的’()*缓冲电路。图3J为缓冲电路将一个无感电容并联在’()*模块的O3和G%之间，适用于小功率等级，对抑制瞬变电压非常有效。随着功率级别的增大，这种缓冲电路可能会与直流母线寄生电感产生振荡。在图3P所示缓冲电路中，利用快速恢复二极管可有效抑制瞬变电压，从而抑制谐振的发生。但在功率等级进一步增大时，该电路的回路寄生电感则变得很大，不能有效抑制瞬变电压。对

该电路于大电流电路可采用图3/所示的缓冲电路，既可有效抑制振荡，且回路寄生电感较小。图3中的

收稿日期：

%##15#"53$

作者简介：周跃庆!3TUT—&，女，天津人，副教授，硕士，主要从事控

制理论、控制工程、电力电子技术的研究工作。

针对上述"个缓冲电路的缺陷，在此设计了电

容可变的缓冲电路，如图%所示。图中，[是线路中的杂散电感，当’()*关断时产生的过电压为! R"!R#，该电压通过V\3!V\"&，直接被电容吸收；同时V\3!V\"&还可以防止缓冲电路中的电容与线路中的电感产生振荡；]3、]%是缓冲电路的放电电阻。O3、O%、O"是缓冲电路的充!放电电容，二极管V\%在’()*3、’()*%闭合时承受反压而截止；在’()*3

、’()*%关断时导

通过二极管V\%的不同状态来改通，并将O%旁路。变缓冲电路中的电容值。

8

894

电路工作原理

01234关断时

当’()*3断开时，将O%旁路，V\%处于导通状态，

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焊接精萃——逆变式焊机技术的发展

逆变式焊机技术的发展

图.

新型*+,-缓冲电路

由线路中的杂散电感!产生的高电压通过"#$对

%$和%&充电，

这时缓冲电路中总的电容!’(!$)!&。*+,-$关断时的等效电路如图&所示。

在该电路中，假设"#$和"#.为理想的快速恢复二极管，并且忽

略了*+,-$在关断时的换相过程。若电容%$、%&两端

的电压用"%$&表示，则!谐振放电过程的表达式为

"(# /$*+,-$!/%)"%$&，0$1$*+,-$(0!$)!&1/"%$&!/%，

0.1将式0.1代入式0$1得

"

(#0

!$)!&

1/."%$&!/%.)"%$&。

0&1

图&

*+,-$关断时的等效电路

结合初始条件$*+,-$0’1(&!，"%$&0’1("可以求得

"%$&0%1(")!$&&!234

%。

!$&051

当%!!$&(!!.时，电容两段的电压达到

峰值"6，

则"6(&!!$&)"。

071

由式071可以看出，在线路的杂散电感#一定

时，选择不同的电容值可以得到不同的峰值电压，

在此为了减小峰值电压，尽可能地增加!$和!&，

从而达到有效抑制峰值的目的。

!"#$%&’(闭合时

当*+,-$合上时，"#.承受反压，

而处于截止状态，%.和%&串联，然后再和%$并联通过*+,-$、8$进

行放电，这时缓冲电路中总的电容

!’(!.!&!0!.)!&1)!$。091

其两端电压用"%’表示。*+,-$闭合时的等效电路如图5所示。缓冲电路放电过程的表达式为

"%’(’$&，0:1式中

&(;!’ /"%’!/%。

第卷

图5

*+,-$闭合时的等效电路

由此可得

"%’(;’$!’ /"%’!/%。0<1

结合初始条件"%’0’1("6，可得电容两端电压

"%’(;"%)"6。0=1

’

当%$两端的电压"%’("时，放电结束，由此可得到放电时间%(0"6;"%’1’!’!"6，0$’1

式中

!’(!.!&!0!.)!&1)!$。

从上式可以看出，为了减少放电时间，可以通

过减小电容!’实现。在!$和!&固定的情况下，通过改变!.的值，可以达到减少放电时间的目的。

)仿真

取#($7’4>，’$(7"，!$(.74?，!.(7’4?，!&(

7’4?@.A，

并对*+,-$开通和关断时进行了仿真@&A。从图7和图9的仿真结果可知，该缓冲电路能在*+,-关断时有效抑制瞬态过电压；当*+,-闭合时，在有限的时间内将缓冲电路中的电荷释放。因此对*+,-起到更好的保护。该电路在$7’BC、&’B>D串联*+,-感应加热的电源得到应用，并取得了良好的效果。

图7*+,-关断时电压、

电流波形图9

*+,-开通时的电压、

电流波形*结论

!"#$%&

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焊接精萃——逆变

式

焊

机技术的

发展

逆变式焊机技术的发展

第卷

图1)*+,-,等效电路

间出现重叠导通。在重叠处有!个电流尖脉冲，其持#")工作原理

续时间约!""#$，使用时%&接入!个"’!!(电容&+9.:的等效电路如图9所示。

可以滤去尖峰。

!"振荡器的改进。)*+,-.中的振荡器只有&/、0/两端，充电和放电回路是相同的。)*+,-,的振荡器增加了放电端1和同步端+。0/阻值决定内部恒电流对&/充电，& …… 此处隐藏：1671字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……