工程师研发日记：光伏逆变器可靠性设计

功率开关管驱动电路设计

IGBT驱动电路的作用是将DSP发出的控制信号加以隔离并放大， 以驱动IGBT等功率器件，并检测电路的电压，防止因电路过压， 短路而造成IGBT损坏，因此驱动电路应满足以下要求：

（1）为了减少器件的损耗，驱动电路应保证器件充分导通和可靠关断。 驱动电路与IGBT的连线要尽量短。

（2）保障驱动电路和主回路的电气隔离，由于主回路是高电压， 驱动控制电路是低电压，所以要求驱动信号与主回路无电气耦合。

（3）具有抗干扰能力，防止开关器件在各种外界干扰下的出现误动作， 影响逆变器总的发电量，保证器件的高可靠的工作。

（4）具有可靠的保护能力，当主回路或驱动控制电路出现故障时 (如主电路过电流、过电压和驱动电路欠电压）， 驱动电路应迅速封锁IGBT的PWM信号，关断器件。 主要的保护功能有：过流检测及保护，欠压检测及保护， 温度检测及保护。

IGBT驱动电路按功能可分三种类型：单功能型、多功能型、全功能型。

（1）单功能型驱动电路是由功率缓冲器和光耦构成，如HCLP-3150，

（2）多功能型的大功率IGBT驱动保护电路，如HCPL-316J、 M57962， VLA500-01等。

直流母线电容设计

太阳能组件输出的连续的直流电流，逆变桥采用高频PWM控制，输出的是高频脉冲电流，因此在逆变桥和太阳能组件之间，需要一个直流支撑电容，主要有以下几个作用：

（1）和太阳能组件一起提供逆变器输入电流；

（2）降低谐波电流进入电网；

（3）当机器在紧急情况下急停时，能吸收功率开关器件关断下能量；

（4）在特殊工况下，能提供瞬时峰值功率；

（5）当逆变器受到电网瞬时峰值冲击，能保护逆变器。

母线电容设计选型，要考虑的以下主要因素：电容器的额定电压、电容器容量、电容器的纹波电流、电容器的安装散热方式，电容器的温升和寿命等等

1）从纹波电流考虑，母线电容中的纹波电流一般取流过IGBT电流的0.65倍。所有电容的纹波电流之各要大于此值。

2）从能量的转换考虑，一般要使电容组能提供0.5个周期的能量。

3) 电容的电压要大于电流最高电压

选择IGBT时需要考虑额定电压和额定电流是否在允许的范围内：

耐电压要求：IGBT在开通和关断时，会在产生尖峰电压，这个电压要低于器件的耐压值，否则器件将因电压过高击穿而损坏；本逆变器输入电压范围是450VDC到820VDC，关断时的峰值电压为： UCESP (820×1.1+50)×α=1047V

式中，IGBT的CE两端承受的最高电压是820V，1.1为IGBT电压保护系数，α为安全系数，一般取1.1，50为L×(di/dt)引起的尖峰电压。令UCES≥UCESP，并向上靠拢IGBT的实际电压等级，取UCES=1200V。

安全电流：IGBT工作过程中，峰值电流必须小于IGBT的额定电流；