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美国CDE电容模块在缓冲电路中的应用

作者: 时间:2011-03-01 来源:网络 收藏

(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)200.1~0.47 
75A200A六合一或七合一型100图4(a)200.6~2.0 
50A200A双单元100图4(b)200.47~2.0 
300A600A双单元50图4(b)203.0~6.0 
200A300A一单元50图4(c)30~150.47600V:RM50HG12S1200V:RM25HG24S
400A一单元50图4(c)121.0600V:RM50HG12S1200V:RM25HG24S(2个并联)
600一单元50图4(c)82.0600V: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600~20000.22~4.7150~800118~1200upto50A5.002
 SCM聚丙烯电容和超快恢复二极管,20nH,预留23mm~28mm导线600~12000.47~2150~600300~1000upto50A5.004
 SCC2聚丙烯电容和超快恢复二极管,20nH,预留23mm~28mm导线,双IGBT600~12000.47~2150~600300~500upto50A5.006

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。


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