Биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) широко используются в качестве эффективных и мощных силовых полупроводниковых приборов в силовой электронике и управлении двигателями. Его отличные электрические характеристики и надежность делают IGBT основным компонентом многих высокопроизводительных силовых электронных систем. В этой статье мы рассмотрим стратегии управления IGBT-транзисторами и соответствующие схемы, а также проанализируем преимущества и сценарии применения различных схем,схемы управления igbt транзисторами.
I. Стратегия управления IGBT-транзистором
Стратегия управления IGBT обычно зависит от конкретных требований к применению и конфигурации системы. Основные методы управления включают в себя широтно-импульсную модуляцию (ШИМ), пространственно-векторную широтно-импульсную модуляцию (ШИМ), прямое управление моментом (ПУР) и т.д.
Широтно-импульсная модуляция (ШИМ):
ШИМ-управление – это простой и эффективный метод управления, который контролирует время включения и выключения IGBT путем изменения длительности импульсного сигнала, чтобы реализовать регулирование мощности двигателя или нагрузки. ШИМ-управление имеет преимущества быстрой скорости реакции, высокой точности управления и т.д., и подходит для случаев с высокими требованиями к динамическим характеристикам.
Пространственно-векторная широтно-импульсная модуляция (SVPWM):
Управление SVPWM – это метод управления ШИМ на основе пространственного вектора, который генерирует желаемое выходное напряжение путем синтеза трех основных векторов напряжения. Управление SVPWM имеет преимущества высокого использования напряжения и низкого содержания гармоник, и подходит для случаев с высокими требованиями к качеству формы волны выходного напряжения.
Прямое управление моментом (DTC):
DTC – это метод прямого управления на основе крутящего момента и магнитной цепи, который непосредственно управляет крутящим моментом и магнитной цепью двигателя для достижения эффективного и быстрого управления двигателем. DTC имеет такие преимущества, как хорошие динамические характеристики, сильная способность защиты от помех и т.д., и подходит для случаев с высокими требованиями к производительности двигателя.
II. Принципиальная схема транзистора IGBT
Принципиальная схема IGBT обычно включает в себя цепь управления, цепь защиты, цепь питания и другие части.
Цепь привода:
Схема привода является ключевой частью системы управления IGBT, которая отвечает за генерацию сигналов для управления включением и выключением IGBT. При проектировании схемы привода необходимо учитывать характеристики переключения IGBT, возможности привода, функции защиты и другие факторы. Распространенные решения приводных схем включают в себя приводные схемы на дискретных компонентах, интегральные приводные схемы и интеллектуальные приводные схемы.
Схема защиты:
Схемы защиты используются для защиты IGBT от перегрузки по току, перенапряжения, перегрева и других аномальных условий. К распространенным схемам защиты относятся схемы защиты от сверхтоков, перенапряжения и перегрева. Эти схемы защиты предотвращают повреждение IGBT путем мониторинга рабочего состояния IGBT и своевременного отключения управляющего сигнала или принятия других мер.
Цепь питания:
Цепь питания обеспечивает необходимое питание для системы управления IGBT. В соответствии с конкретными требованиями к применению и конфигурацией системы, схема питания может использовать различные топологии, такие как линейный источник питания, импульсный источник питания и т.д. При проектировании схемы источника питания необходимо учитывать стабильность выходного напряжения, коэффициент пульсаций, эффективность и другие факторы.
III.
Стратегия управления и схема включения IGBT-транзисторов оказывают решающее влияние на работу всей силовой электронной системы. При выборе стратегии управления и схемы необходимо всестороннее рассмотрение в соответствии с конкретными требованиями приложения и конфигурацией системы. С постоянным развитием технологии силовой электроники будут появляться новые стратегии управления и схемы, что предоставит больше возможностей для оптимизации и улучшения силовых электронных систем.
