提高太阳能逆变器效能的IGBT选择方法

表 1显示了四个拥有相同尺寸的IGBT的参数值。前三个IGBT采用同样的平面式技术，但使用不同的寿命复合控制计量。从表中可见，标准速度的IGBT具有最低Vce(on) ，但与快速和超速平面式IGBT相比，标准速度的IGBT下降时间最慢。第四个IGBT是经优化的槽栅IGBT，能够为太阳能逆变器这类高频率切换应用提供低导通和开关损耗。请注意，槽栅IGBT的Vce(on) 和总切换损耗 (Ets) 比超速平面式IGBT低。

高压侧IGBT

前文讨论了高压侧 IGBT在20kHz或以上频率进行切换。假设设计一个拥有230V交流输出的1.5kW太阳能逆变器，表1中哪种IGBT具有最低的功耗呢?图4显示了IGBT在20kHz进行切换的功耗分析，由此可见超速平面式IGBT比其它两种平面式 IGBT具有更低的总功耗。

在20kHz下，开关损耗明显成为总功耗的重要部分。同时，标准速度IGBT的导通损耗虽然最低，但其开关损耗却最大，并不适合充当高压侧IGBT。

最新的600V 槽栅IGBT 专为20kHz的切换进行了优化。如图五所示，这种IGBT比以往的平面式IGBT提供较低的总功耗。因此，为了让太阳能逆变器的设计能够达到最高效率，槽栅IGBT是高压侧IGBT的首选元件。

低压侧IGBT

低压侧IGBT同样有同一问题。究竟哪一种IGBT才能提供最低的功耗?由于这些IGBT只会进行50Hz或60Hz切换，如图5所示，标准速度IGBT可提供最低的功耗。虽然标准IGBT会带来一些开关损耗，但数值并不足以影响IGBT的总功耗。事实上，最新的槽栅IGBT仍然拥有较高的功耗，因为这一代的槽栅IGBT专门针对高频率应用而设计，以平衡开关和导通损耗为目标。因此，对低压侧IGBT来说，标准速度平面式IGBT仍然是必然选择。

本文小结

本文分析了太阳能逆变器应用的全桥拓扑。这种拓扑利用正弦脉宽调制技术，在高于20kHz情况下，为高压侧IGBT 进行转换。支线的低压侧IGBT决于输出频率要求，在50Hz或60Hz进行转换。若挑选最新的600V槽栅IGBT，其总功耗将会在20kHz下达到最低。在低压侧IGBT方面，标准速度平面式IGBT是最佳选择。标准速度IGBT在50Hz或60Hz下拥有最低的导通损耗，其开关损耗对整体功耗来说微不足道。因此，工程师只要正确选择IGBT组合， 就能将太阳能逆变器应用的功耗降至最低。