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(王經(jīng)理)
緩沖條主要有哪些作用
作者:衡水涌泉機械科技有限公司 來(lái)源:www.cep-x.com 發(fā)表時(shí)間:2022-2-22

1、 緩沖電路的作用與基本類(lèi)型電力電子器件的緩沖電路(snubber circuit)又稱(chēng)吸收電路,它是電力電子器件的一種重要的保護電路,不僅用于半控型器件的保護,而且在全控型器件(如GTR、GTO、功率MOSFET和IGBT等)的應用技術(shù)中起著(zhù)重要的作用。晶閘管開(kāi)通時(shí),為了防止過(guò)大的電流上升率而燒壞器件,往往在主電路中串入一個(gè)扼流電感,以限制過(guò)大的di/dt,串聯(lián)電感及其配件組成了開(kāi)通緩沖電路,或稱(chēng)串聯(lián)緩沖電路。晶閘管關(guān)斷時(shí),電源電壓突加在管子上,為了抑制瞬時(shí)過(guò)電壓和過(guò)大的電壓上升率,以防止晶閘管內部流過(guò)過(guò)大的結電容電流而誤觸發(fā),需要在晶閘管的兩端并聯(lián)一個(gè)RC網(wǎng)絡(luò ),構成關(guān)斷緩沖電路,或稱(chēng)并聯(lián)緩沖電路。 GTR、GTO等全控型自關(guān)斷器件在實(shí)際使用中都必須配用開(kāi)通和關(guān)斷緩沖電路;但其作用與晶閘管的緩沖電路有所不同,電路結構也有差別。主要原因是全控型器件的工作頻率要比晶閘管高得多,因此開(kāi)通與關(guān)斷損耗是影響這種開(kāi)關(guān)器件正常運行的重要因素之一。例如,GTR在動(dòng)態(tài)開(kāi)關(guān)過(guò)程中易產(chǎn)生二次擊穿的現象,這種現象又與開(kāi)關(guān)損耗直接相關(guān)。所以減少全控器件的開(kāi)關(guān)損耗至關(guān)重要,緩沖電路的主要作用正是如此,也就是說(shuō)GTR和功率MOSFET用緩沖電路抑制di/dt和du/dt,主要是為了改變器件的開(kāi)關(guān)軌跡,使開(kāi)關(guān)損耗減少,進(jìn)而使器件可靠地運行。沒(méi)有緩沖電路時(shí)GTR開(kāi)關(guān)過(guò)程中集電極電壓uCE和集電極電流iC的波形,開(kāi)通和關(guān)斷過(guò)程中都存在uCE和iC同時(shí)達到最大值的時(shí)刻;因此出現了瞬時(shí)的最大開(kāi)關(guān)損耗功率Pon和Poff,從而危及器件的安全。所以,應采用開(kāi)通和關(guān)斷緩沖電路,抑制開(kāi)通時(shí)的di/dt,降低關(guān)斷時(shí)的du/dt,使uCE和iC的最大值不會(huì )同時(shí)出現。 GTR開(kāi)關(guān)過(guò)程中的uCE和iC的軌跡,其中軌跡1和2是沒(méi)有緩沖電路的情況,開(kāi)通時(shí)uCE由UCC(電源電壓)經(jīng)矩形軌跡降到0,相應地iC由0升到ICM;關(guān)斷時(shí)iC由ICM經(jīng)矩形軌跡降到0,相應地uCE由0升高到UCC。不但集電極電壓和電流的最大值同時(shí)出現,而且電壓和電流都有超調現象,這種情況下瞬時(shí)功耗很大,極易產(chǎn)生局部熱點(diǎn),導致GTR的二次擊穿而損壞。加上緩沖電路后,uCE和iC的開(kāi)通與關(guān)斷軌跡分別如3和4所示,由可見(jiàn),其軌跡不再是矩形,避免了兩者同時(shí)出現最大值的情況,大大降低了開(kāi)關(guān)損耗,并且最大程度地利用于GTR的電氣性能。 GTR的開(kāi)通緩沖電路用來(lái)限制導通時(shí)的di/dt,以免發(fā)生元件的過(guò)熱點(diǎn),而且它在GTR逆變器中還起著(zhù)抑制貫穿短路電流的峰值及其di/dt的作用。GTO的關(guān)斷緩沖電路不僅為限制GTO關(guān)斷時(shí)再加電壓的du/dt及過(guò)電壓,而且對降低GTO的關(guān)斷損耗,使GTO發(fā)揮應有的關(guān)斷能力,充分發(fā)揮它的負荷能力起重要作用。 IGBT的緩沖電路功能更側重于開(kāi)關(guān)過(guò)程中過(guò)電壓的吸收與抑制,這是由于IGBT的工作頻率可以高達30~50kHz;因此很小的電路電感就可能引起頗大的LdiC/dt,從而產(chǎn)生過(guò)電壓,危及IGBT的安全。PWM逆變器中IGBT在關(guān)斷和開(kāi)通中的uCE和iC波形。在iC下降過(guò)程中IGBT上出現了過(guò)電壓,其值為電源電壓UCC和LdiC/dt兩者的疊加。為開(kāi)通時(shí)的uCE和iC波形,增長(cháng)極快的iC出現了過(guò)電流尖峰iCP,當iCP回落到穩定值時(shí),過(guò)大的電流下降率同樣會(huì )引起元件上的過(guò)電壓而須加以吸收。逆變器中IGBT開(kāi)通時(shí)出現尖峰電流,其原因是由于在剛導通的IGBT負載電流上疊加了橋臂中互補管上反并聯(lián)的續流二極管的反向恢復電流,所以在此二極管恢復阻斷前,剛導通的IGBT上形成逆變橋臂的瞬時(shí)貫穿短路,使iC出現尖峰,為此需要串入抑流電感,即串聯(lián)緩沖電路,或放大IGBT的容量。綜上所述,緩沖電路對于工作頻率高的自關(guān)斷器件,通過(guò)限壓、限流、抑制di/dt和du/dt,把開(kāi)關(guān)損耗從器件內部轉移到緩沖電路中去,然后再消耗到緩沖電路的電阻上,或者由緩沖電路設法再反饋到電源中去。此緩沖電路可分為兩在類(lèi),前一種是能耗型緩沖電路,后一種是反饋型緩沖電路。能耗型緩沖電路簡(jiǎn)單,在電力電子器件的容量不太大,工作頻率也不太高的場(chǎng)合下,這種電路應用很廣泛。

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