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      高壓變頻器的IGBT模塊選擇及計算分析

      2021-08-14 12:50:41

      目前變頻器應用中常用的幾種模塊,如IGCT、IEGT、 GTO、IGBT。 通過計算分析比較,得出IGBT是目前性價比較好的器件。

      1、概述

      由于我國元器件工業落后,還不能生產高壓IGBT,西方國家仍對中國實行技術封鎖。比如6500V IGBT仍不向中國出口,且不論其價格不菲。在直接串聯技術選用什么樣的功率開關器件對決定變頻器的性價比至關重要。

      目前可選的器件有好幾種,如IGCT、IEGT、 GTO、IGBT, 而IGBT則又分為1700V,3300V, 6500V。 而各器件廠家都宣稱自己的器件*好。到底選哪一種器件, 其性價比較好,讓我們進行一些具體比較, 比較的依據為各廠家產品樣本所列的技術參數。

      2、幾種常用的功率器件

      變頻器向前發展,-直是隨著電力電子器件的發展而發展。只要電力電子器件有了新的飛躍,變頻器就一定有個新 飛躍,必定有新的變頻器出現。在20世紀50年代出現了硅晶閘管(SCR);60年代出現可關斷晶閘管(GTO晶閘管);70年代出現了高助率晶體管(GTR)和功率場效應管(MOSFET);80年代相繼出現了絕緣柵雙極功率晶體管(IGBT)以及門控晶閘管(IGCT)和電力加強注入型絕緣柵極晶體管(IEGT),90年代出現智能功率模塊(IPM)。由于這些元器件的出現,相應出現了以這些逆變器件為主的變頻器,反過來,變頻器要求逆變器件有個理想的靜態特性:在阻斷狀態時,能承受高電壓;在導通狀態時,能大電流通過和低的導通壓降,損耗小,發熱量小;在開關狀態轉換時,具有短的開、關時間,即開關頻率高,而且能承受高的du/dt;全控功能,壽命長、結構緊湊、體積小等特點,當然還要求成本低。上述這些電力電子 器件有些是滿足部分要求,有些是逐步向這個方向發展,達到完善的要求,特別是中(高)壓變頻器更需要耐壓高的元器件。

      3、模塊選擇分析

      3.1相關定義及公式

      我們以設計一臺中壓變頻器為例,直流工作電壓為3600V,。設電機功率因數為0.8,載波頻率為3kHz,輸出頻率為50Hz,采用下列公式分別用不同功率開關器件構成變頻器的一一個開關組件的指標進行估算。以400A的峰值電流Icp計算,采用下列估算公式:

      1、穩定功耗

      2、開關功耗

      3、總功耗


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