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新聞詳情
高壓變頻器的IGBT模塊選擇及計(jì)算分析
日期：2025-04-26 15:45
瀏覽次數(shù)：2420
摘要：
目前變頻器應(yīng)用中常用的幾種模塊，如IGCT、IEGT、GTO、IGBT。通過計(jì)算分析比較，得出IGBT是目前性價(jià)比較好的器件。
1、概述
由于我國(guó)元器件工業(yè)落后，還不能生產(chǎn)高壓IGBT，西方國(guó)家仍對(duì)中國(guó)實(shí)行技術(shù)封鎖。比如6500V IGBT仍不向中國(guó)出口，且不論其價(jià)格不菲。在直接串聯(lián)技術(shù)選用什么樣的功率開關(guān)器件對(duì)決定變頻器的性價(jià)比至關(guān)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(jià)比較好，讓我們進(jìn)行一些具體比較，比較的依據(jù)為各廠家產(chǎn)品樣本所列的技術(shù)參數(shù)。
2、幾種常用的功率器件
變頻器向前發(fā)展，一直是隨著電力電子器件的發(fā)展而發(fā)展。只要電力電子器件有了新的飛躍，變頻器就一定有個(gè)新飛躍，必定有新的變頻器出現(xiàn)。在20世紀(jì)50年代出現(xiàn)了硅晶閘管(SCR);60年代出現(xiàn)可關(guān)斷晶閘管(GTO晶閘管);70年代出現(xiàn)了高功率晶體管(GTR)和功率場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET);80年代相繼出現(xiàn)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(qiáng)注入型絕緣柵極晶體管(IEGT)，90年代出現(xiàn)智能功率模塊(IPM)。由于這些元器件的出現(xiàn)，相應(yīng)出現(xiàn)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(gè)理想的靜態(tài)特性：在阻斷狀態(tài)時(shí)，能承受高電壓;在導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，能大電流通過和低的導(dǎo)通壓降，損耗小，發(fā)熱量小;在開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，具有短的開、關(guān)時(shí)間，即開關(guān)頻率高，而且能承受高的du/dt;全控功能，壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小等特點(diǎn)，當(dāng)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(gè)方向發(fā)展，達(dá)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(guān)定義及公式
我們以設(shè)計(jì)一臺(tái)中壓變頻器為例，直流工作電壓為3600V，。設(shè)電機(jī)功率因數(shù)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(guān)器件構(gòu)成變頻器的一個(gè)開關(guān)組件的指標(biāo)進(jìn)行估算。以400A的峰值電流Icp計(jì)算，采用下列估算公式：
1、穩(wěn)定功耗
2、開關(guān)功耗
3、總功耗
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