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什么是“死区时间”?如何减小IGBT的死区时间
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2021-01-20
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在现代工业中,采用IGBT器件的电压源逆变器应用越来越多。为了保证可靠的运行,应当避免桥臂直通。桥臂直通将产生不必要的额外损耗,甚至引起发热失控,结果可能导致器件和整个逆变器被损坏。 下图画出了IGBT一个桥臂的典型结构。在正常运行时,两个IGBT将依次开通和关断。如果两个器件同时导通,则电流急剧上升,此时的电流将仅由直流环路的杂散电感决定。 图1 电压源逆变器的典型结构 当然, 没有谁故意使两个IGBT同时开通,但是由于IGBT并不是理想开关器件,其开通时间和关断时间不是严格一致的。为了避免IGBT桥臂直通,通常建议在控制策略中加入所谓的“互锁
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什么是什么是“死区时间死区时间”?如何减小?如何减小IGBT的死区时间的死区时间
在现代工业中,采用IGBT器件的电压源逆变器应用越来越多。为了保证可靠的运行,应当避免桥臂直通。桥臂
直通将产生不必要的额外损耗,甚至引起发热失控,结果可能导致器件和整个逆变器被损坏。 下图画出了
IGBT一个桥臂的典型结构。在正常运行时,两个IGBT将依次开通和关断。如果两个器件同时导通,则电流急剧
上升,此时的电流将仅由直流环路的杂散电感决定。 图1 电压源逆变器的典型结构 当然, 没有谁故意
使两个IGBT同时开通,但是由于IGBT并不是理想开关器件,其开通时间和关断时间不是严格一致的。为了避免
IGBT桥臂直通,通常建议在控制策略中加入所谓的“互锁
在现代工业中,采用IGBT器件的电压源逆变器应用越来越多。为了保证可靠的运行,应当避免桥臂直通。桥臂直通将产
生不必要的额外损耗,甚至引起发热失控,结果可能导致器件和整个逆变器被损坏。
下图画出了IGBT一个桥臂的典型结构。在正常运行时,两个IGBT将依次开通和关断。如果两个器件同时导通,则电流急
剧上升,此时的电流将仅由直流环路的杂散电感决定。
图1 电压源逆变器的典型结构
当然, 没有谁故意使两个IGBT同时开通,但是由于IGBT并不是理想开关器件,其开通时间和关断时间不是严格一致的。
为了避免IGBT桥臂直通,通常建议在控制策略中加入所谓的“互锁延时时间”,或者通常叫做“死区时间”。这意味着其中一个
IGBT要首先关断,然后在死区时间结束时再开通另外一个IGBT,这样,就能够避免由开通时间和关断时间不对称造成的直通
现象。
1. 死区时间对逆变器工作的影响
死区时间一方面可以避免桥臂直通,另一方面也会带来不利影响。以图2为例,首先假设输出电流按图示方向流动,而
IGBT T1由开通到关断,经过一小段死区时间后IGBT T2由关断到开通。 在有效死区时间内,两个开关管都是关断的,且续流
二极管D2流过输出电流。此时负的直流电压加在输出侧,此时电压极性符合设计的要求。考虑另一种情况,T1由关断到开
通,而T2由开通到关断,此时,由于电流还是沿着同一个方向,这一电流在死区时间依然流过,因此输出电压还是为负值,
此时电压极性不是设计希望得到的。结论可以总结如下:在有效死区时间里,输出电压由输出电流决定,而非控制信号。
图2 电压源逆变器的一个桥臂
如果我们假设输出电流的方向与图2所示相反,那么当T1由开通到关断,而T2由关断到开通时,也同样会出现类似上述情
况。因此一般情况下,输出电压与输出电流会随着死区时间的加入而失真。如果我们选择过大的死区时间,对于感应电机的情
况,系统将会变得不稳定。因此, 仔细计算死区时间。
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weixin_38557068
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