IGBT构成的交流传动逆变器的设计

摘要：分析了IGBT构成的交流传动逆变器的主电路原理、逆变电路结构及缓冲保护电路结构，并对主电路的安装布局以及电压电流参数的选取做出了说明，同时提出了一种由M57959构成的IGBT驱动电路的设计，该电路对逆变器的设计有一定的应用价值。
关键词：IGBT；逆变器；电压电流参数；保护吸收电路；M57959L

0 引言
电能分为交流电能与直流电能，由交流电能变为直流电能的过程称为整流，由直流电能变为交流电能的过程称为逆变。逆变器就是一种完成直流电能向交流电能变换的装置。
交流电机一般采用交-直-交逆变电源的供电方式，即现在电网提供的交流电通过整流、滤波变成直流电，再通过逆变器将直流电变成所需要的交流电源，给电机供电。因此逆变器是其中较关键的技术装置之一。随着半导体器件的发展，IGBT越来越多的被应用到交流传动技术中。本文主要分析IGBT构成的交流传动用逆变器的主电路结构，包括主电路形式、驱动电路与缓冲吸收保护电路的实现。

1 主电路结构原理图
图1为典型的逆变器结构原理图。它由三部分组成：逆变电路、驱动保护电路、控制与信号采集电路。

逆变电路主要负责电能转化，即将输入的直流电能转化为电机负载可用的三相交流电能，为电机提供能源。图2所示为逆变电路原理图，这个逆变电路由6个绝缘栅双极晶体管T1～T6及续流二极管D1～D6组成。通过控制IGBT管T1～T6的通关断将输入的直流电源逆变成频率可调的矩形波交流电输出到三相电机。其续流二极管D1～D6的作用是当T1～T6由导通变为截止时，为储存在电动机线圈中的电能提供释放通道；当电动机制动时，为再生电流提供回流到直流电源的通道。

2 保护吸收电路结构
由于电路中分布电感的存在，加之IGBT开关速度较高，当IGBT关断时及与之并接的反向恢复二极管逆相恢复时，会产生很大的浪涌电压Ldi／dt，从而威胁IGBT的安全。因此必须采取措施抑制浪涌电压，保护IGBT不被损坏。可以采用加装保护吸收电路的办法来抑制浪涌电压。其原理图如图3所示，该保护吸收电路有良好的抑制效果，具有保护吸收中发生损耗小的优点。