串联谐振逆变实验与波形分析

IGBT 的关断与接通都存在一些的问题

关断的问题:1.关断损耗 2.关断过电压 3.关断过程中微分热阻带来的局部热击穿

接通的问题:1.并联ZVS电容下接入的时机 2.共态导通问题 3.反向恢复的问题

借助串联谐振回路,使得 IGBT 的工作条件大为改善:

1. 串联全谐振变换器曾经是上世纪60-70年代最流行的变换器,只要给出合适的死区时间,即可实现很好的软开关变换. 现代的数控技术给这一经典的变换电路增添了不少活力,在控制方面解决了很多以前难以克服的困难,工程上应用它的关键技术问题有三个:

. ZCS 频率追踪控制(随负载、电源漂移而调整工作频率,让换相始终处于接近零电流下的弱感性)

. ZVS 死区追踪控制(因负载电流不同而调整死区,实现零电压接通,接近零电压关断)

. ZCS_ZVS 交替追踪控制(既实现频率追踪又实现动态死区,具有良好的开关过度与调功特性)

2. 关断过压问题; 既使ZVS电容较大(103),当分布电感较大时在荷载下关断,仍然会在开关上激起高于电源几百伏的浪涌电压,震荡频率大约能达到几兆,震荡衰减很快,但强烈的震荡也给开关带来了显著的额外损耗,改善的关键措施在于降低分布电感、放置较大的浪涌电流吸收电容(105-106);

荷载下关断过压 1 (ZVSC=103)

荷载下关断过压 2 (ZVSC=103)

3. ZVS 初步设定; 假设 IGBT 下降时间为 180nS ,那么荷载下的过渡时间应设为多少?比如过渡时间设定为 1 - 1.5uS ,当然关断损耗比较小,但是这样的话,在空载下不能实现软过渡,看到了严重的硬开通;

空载下严重的硬开通,散热器很快就烫手了 (ZVSC=104)

荷载下的良好过渡 (ZVSC=104)

荷载下的艰难过渡 1 (由于过度太快,关断损耗大 ZVSC=223)

荷载下的艰难过渡 2 (由于过度太快,关断损耗大 ZVSC=223)

4. ZVS 关断损耗问题 在最坏情况下,初级电流波形是锯齿波,关断完全发生在最高的峰值处,IGBT的关断损耗可能达到整个开关损耗的90%以上;如果没有 ZVS 过程,那么IGBT甚至没有VMOS的输出平均功率大!然而我最近不仅学会了使用ZVS过程,而且把它继续推进到了几乎让人难以置信的程度-------我将CBB474直接并联到IGBT上进行缓冲;

荷载关断过程 (△V 只有 30V 小浪涌电压 ZVSC=474)