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未解决

全桥逆变IGBT开关尖峰吸收问题求教!

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huas2010
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LV4
初级工程师
  • 2018-3-25 23:38:32
10问答币
各位大师,本人最近设计一款20KW工频正弦逆变器,目前基本完成设计,但在20KW满载测试时,发现直流母线电容(图1中C1/C2/C5/C6)发热严重,用热成像测得大约近90℃,于是将该电容由CBB21-630V-1μF改为100nF,但电容发热仍然十分严重,且RC吸收电阻发热也十分严重,达110℃以上了,随后就考虑去掉这个母线电容。原设计变压器原边电压波形图为图2所示,1通道为IGBT半桥上管CE电压波形,2通道为变压器原边电压波形。直流母线电容改为104后,发现IGBT关断尖峰特别高(图3),随着负载电流增大,尖峰电压越来越高,12KW负载时快接近IGBT的600V额定值,于是采用以下几种方法试图减小关断尖峰,但都不太理想,请各位大师帮忙分析指点,谢谢!

         
                                         图1 IGBT全桥电路   

图2 变压器原边电压波形和IGBT的CE电压波形               图3 CE电压和变压器原边电压
方案一:去掉母线电容,改变驱动电阻值
原设计IGBT开关驱动均为9.7Ω,考虑将关断电阻增大,以减小IGBT关断时尖峰电压,于是将开关驱动电阻分别改为7.2Ω和14.7Ω,但空载时关断尖峰就远远大于原设计,不知是何原因,IGBT为400A/600V半桥模块,见图4(1通道为IGBT上管CE电压波形,2通道为其驱动波形,3通道为驱动电阻上电压波形)。原设计10KW加载时波形见图5和图6.

图4 IGBT驱动和CE电压波形                                     图5   IGBT驱动和CE电压波形                                图6  IGBT驱动和CE电压波形
方案二:去掉母线电容,改变RC吸收
有网友说IGBT吸收只需要C,无需R,于是仅用C来吸收,分别用332和103尝试,5KW加载时测试图见图7和图8,效果不明显。

图7 CE电压和变压器原边电压                                  图8 CE电压和变压器原边电压                             图9 CE电压和变压器原边电压
于是,增加13OΩ的吸收电阻,测试波形如图9,任然存在较大关断尖峰。
方案三:IGBT反并联低速二极管
由于IGBT内部反并联快恢复二极管,可能不能释放反向电压,于是想在IGBT反并联一低速二极管,由于手头没有1N4007,于是就将1N5408二极管反并联在IGBT每个管上,空载时并无问题,可是当加1KW负载时,发现一燃烧物体从PCB脱落,随后IGBT炸了,不知是何原因,怀疑是由于下管IGBT外加反并联二极管过热损坏,导致IGBT上管损坏。
以上各种方案均不能有效解决问题,还原到原设计(母线电容105,RC吸收中R为25Ω/5W,C为103),只是在20KW满载时,母线电容发热严重,请各位大师指点,如何有效解决此问题。


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周大侠
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LV2
本网技师
  • 2018-3-27 08:11:45
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one-piece
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副总工程师
  • 2018-3-28 16:45:00
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抓一个尖峰波形和对应电流,先测算下杂散电感呗
ipower_cube
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高级工程师
  • 2018-3-28 22:53:29
  • 倒数3
 
RC吸收电阻比较热可以改成RCD吸收,使用好像叫做不完全放电RCD吸收电路

           
电阻接Bus的用在H桥下管,电阻接地的用在H桥上管。吸收电容电压被尖峰能量充至大于Bus电压后,电阻开始放电,放电到Bus电压后就停止放电了。这样电阻功率会小很多。

母线上的高频电容,试试双面金属化的薄膜电容或金属箔电容,你的电解电容是不是距离比较远或者太小了导致薄膜电容纹波电流过大

另外1N5408应该是工频整流管吧,反向恢复时间太长,会造成桥臂直通,损坏也就不奇怪了
huas2010
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LV4
初级工程师
  • 2018-3-29 08:57:06
  • 倒数2
 
谢谢Ipower_cube亲的指点,按您的吸收电路试一下。电解电容确实通过线缆连接过去的,有一定距离,另外电解电容容量选的有点小了,前几天测了一下通过母线CBB电容的电流确实不小,选了另外一种电容。十分感谢,后期还请多指教!
千叶万声
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LV2
本网技师
最新回复
  • 2023-3-9 08:34:51
  • 倒数1
 
你好,电路能画全吗?我没理解出来
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