美国CDE电容模块在缓冲电路中的应用
(2)确定缓冲电容的值。
从式(1)和式(2)不难看出,大功率IGBT电路要求母线电感以及缓冲电路及其元件内部的杂散电感愈小愈好。这不仅可以降低ΔV1,而且可以减小缓冲电容C的值,从而降低成本。
表1针对不同直流母线电感量,列出缓冲电容的推荐值。该表是设定ΔV2≤100V时由式(2)计算得出的。
还有一种经验估算的办法,通常以每100A集电
极电流约取1μF缓冲电容值。这样得到的值,对于很
好地控制瞬态电压是充分的。
4美国CDE电容模块在缓冲电路中的应用
从第3节的讨论得知,母线电感以及缓冲电路及其元件内部的杂散电感,对IGBT电路尤其是大功率IGBT电路,有极大的影响。因此,希望它愈小愈好。要减小这些电感,需从多方面入手。第一,直流母线要尽量地短;第二,缓冲电路要尽可能地贴近模块;第三,选用低电感的聚丙烯无极电容,与IGBT相匹配的快速缓冲二极管,以及无感泄放电阻;第四,其它有效措施。目前,缓冲电路的制作工艺也有多种方式:有用分立件连接的;有通过印制版连接的;更有用缓冲电容模块直接安装在IGBT模块上的。显然,最后一种方式因符合上述第二、第三种降感措施,因而缓冲效果最好,能最大限度地保护IGBT安全运行。
美国CDE是一家老牌跨国公司,其电容产品因品质优越而为美国国家宇航局选用,并随航天器而享誉太空。CDE公司的缓冲电容模块能充分满足IGBT电路尤其是大功率IGBT电路对缓冲电路的要求。CDE公司的缓冲电容模块有SCD、SCM和SCC三种类型,其选型参数见表2。
(1)SCD型电容模块为一单元缓冲电容封装,构成图4(a)缓冲电路。适用于中、小电流容量的IGBT模块,以吸收高反峰瞬变电压。容量0.22μF~4.7μF,直流电压分600V、1000V、1200V、1600V、2000V五档。其特点是,低介质损耗,低电感(20nH),有自修复能力,防火树脂封装,直接安装在IGBT模块上。
(2)SCM型电容模块为一单元缓冲电容与缓冲二极管封装,与外接电阻构成图4(b)缓冲电路。适用于中、小电流容量的IGBT模块。根据缓冲电容位置的不同,有P型和N型之分,即电容模块中缓冲电容与P母线相连的称P型,与N母线相连的称N型。N型电容模块适合于一或两单元IGBT模块。若用两个一单元IGBT模块串联并采用图4(c)缓冲电路,则P型并接P母线端IGBT模块,N型并接N母线端IGBT模块。容量范围0.47μF~2.0μF,直流电压分600V、1200V两档。其特点是,低介质损耗,低电感量,缓冲电容与快恢二极管一体封装,有导线与外接电阻相连,防火树脂封装,直接安装在IGBT模块上。
(3)SCC型电容模块为两单元缓冲电容与缓冲二极管封装,与外接电阻构成图4(c)缓冲电路。适用于大电流容量的两单元IGBT模块。容量0.47μF~2.0μF,直流电压分600V、1200V两档。其特点是,低介质损耗,低电感量,高峰值电流,缓冲电容与超快恢复二极管一体封装,有导线与外接电阻相连,防火树脂封装,直接安装在IGBT模块上。
5结语
以上简单的讨论和介绍,其目的是想引起读者对缓冲电路和缓冲电容选择问题的充分重视。在可能的
模块型号 | 推荐设计值 | ||||
---|---|---|---|---|---|
主母线电感(nH) | 缓冲电路类型 | 缓冲电路回路电感(nH) | 缓冲电容(μF) | 缓冲二极管 | |
10A50A六合一或七合一型 | 200 | 图4(a) | 20 | 0.1~0.47 | |
75A200A六合一或七合一型 | 100 | 图4(a) | 20 | 0.6~2.0 | |
50A200A双单元 | 100 | 图4(b) | 20 | 0.47~2.0 | |
300A600A双单元 | 50 | 图4(b) | 20 | 3.0~6.0 | |
200A300A一单元 | 50 | 图4(c) | 30~15 | 0.47 | 600V:RM50HG12S1200V:RM25HG24S |
400A一单元 | 50 | 图4(c) | 12 | 1.0 | 600V:RM50HG12S1200V:RM25HG24S(2个并联) |
600一单元 | 50 | 图4(c) | 8 | 2.0 | 600V:RM50HG12S(2个并联)1200V:RM25HG24S(3个并联) |
表1缓冲电路和功率电路设计推荐值
型式 | 型号 | 说明 | 电压(Vdc) | 电容值(μF) | dv/dt(V/μs) | 峰值电流(A) | 均方根电流(A) | 页码 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
IGBT缓冲电容模块 | ||||||||
![]() | SCD | 聚丙烯电容,20nH,预留23mm~28mm导线 | 600~2000 | 0.22~4.7 | 150~800 | 118~1200 | upto50A | 5.002 |
![]() | SCM | 聚丙烯电容和超快恢复二极管,20nH,预留23mm~28mm导线 | 600~1200 | 0.47~2 | 150~600 | 300~1000 | upto50A | 5.004 |
![]() | SCC | 2聚丙烯电容和超快恢复二极管,20nH,预留23mm~28mm导线,双IGBT | 600~1200 | 0.47~2 | 150~600 | 300~500 | upto50A | 5.006 |
表2电容模块选型表
情况下,最好选用适当的电容模块构成适当的缓冲电路,并直接安装在IGBT模块上。这样,莫名其妙损坏IGBT模块的几率,也许会小得多。
评论