電動汽車主驅逆變器對IGBT模塊的要求嚴苛:?溫度范圍?:-40℃至175℃(工業級通常為-40℃至125℃);?功率密度?:需達30kW/L以上(如特斯拉Model 3的逆變器體積*5L);?可靠性?:通過AQG-324標準測試(功率循環≥5萬次,ΔTj=100℃)。例如,比亞迪的IGBT 4.0模塊采用納米銀燒結與銅鍵合技術,電流密度提升25%,已用于漢EV四驅版,峰值功率380kW,百公里電耗12.9kWh。SiC MOSFET與IGBT的混合封裝可兼顧效率與成本:?拓撲結構?:在Boost電路中用SiC MOSFET實現高頻開關(100kHz),IGBT承擔主功率傳輸;?損耗優化?:混合模塊比純硅IGBT系統效率提升3%(如科銳的C2M系列);?成本平衡?:混合方案比全SiC模塊成本低40%。例如,日立的MBSiC-3A模塊集成1200V SiC MOSFET和1700V IGBT,用于高鐵牽引系統,能耗降低15%。1700V高壓IGBT模塊特別適合風電變流器等中高壓應用場景。湖南貿易IGBT模塊出廠價格
限幅電路包括二極管vd1和二極管vd2,限幅電路中二極管vd1輸入端分別接+15v電源和電阻r2,二極管vd1輸出端與二極管vd2輸入端相連接,二極管vd2輸出端接地,高壓二極管d2輸出端與二極管vd2輸入端相連接,二極管vd1輸出端與比較器輸入端相連接,放大濾波電路3與電阻r1相連接。放大濾波電路將采集到的流過電阻r7的電流放大后輸入保護電路,該電流經電阻r1形成電壓,高壓二極管d2防止功率側的高壓對前端比較器造成干擾,二極管vd1和二極管vd2組成限幅電路,可防止二極管vd1和二極管vd2中間的電壓,即a點電壓u超過比較器的輸入允許范圍,閾值電壓uref采用兩個精值電阻分壓產生,若a點電壓u驅動電路5包括相連接的驅動選擇電路和功率放大模塊,比較器輸出端與驅動選擇電路輸入端相連接,功率放大模塊輸出端與ipm模塊1的柵極端子相連接,ipm模塊是電壓驅動型的功率模塊,其開關行為相當于向柵極注入或抽走很大的瞬時峰值電流,控制柵極電容充放電。遼寧國產IGBT模塊誠信合作現代IGBT模塊采用先進的封裝技術,以提高其功率密度和抗干擾能力。
圖簡單地給出了晶閘管開通和關斷過程的電壓與電流波形。圖中開通過程描述的是晶閘管門極在坐標原點時刻開始受到理想階躍觸發電流觸發的情況;而關斷過程描述的是對已導通的晶閘管,在外電路所施加的電壓在某一時刻突然由正向變為反向的情況(如圖中點劃線波形)。開通過程晶閘管的開通過程就是載流子不斷擴散的過程。對于晶閘管的開通過程主要關注的是晶閘管的開通時間t。由于晶閘管內部的正反饋過程以及外電路電感的限制,晶閘管受到觸發后,其陽極電流只能逐漸上升。從門極觸發電流上升到額定值的10%開始,到陽極電流上升到穩態值的10%(對于阻性負載相當于陽極電壓降到額定值的90%),這段時間稱為觸發延遲時間t。陽極電流從10%上升到穩態值的90%所需要的時間(對于阻性負載相當于陽極電壓由90%降到10%)稱為上升時間t,開通時間t定義為兩者之和,即t=t+t通常晶閘管的開通時間與觸發脈沖的上升時間,脈沖峰值以及加在晶閘管兩極之間的正向電壓有關。[1]關斷過程處于導通狀態的晶閘管當外加電壓突然由正向變為反向時,由于外電路電感的存在,其陽極電流在衰減時存在過渡過程。陽極電流將逐步衰減到零,并在反方向流過反向恢復電流,經過**大值I后,再反方向衰減。
保護電路4包括依次相連接的電阻r1、高壓二極管d2、電阻r2、限幅電路和比較器,限幅電路包括二極管vd1和二極管vd2,限幅電路中二極管vd1輸入端分別接+15v電源和電阻r2,二極管vd1輸出端與二極管vd2輸入端相連接,二極管vd2輸出端接地,高壓二極管d2輸出端與二極管vd2輸入端相連接,二極管vd1輸出端與比較器輸入端相連接,放大濾波電路3與電阻r1相連接。放大濾波電路將采集到的流過電阻r7的電流放大后輸入保護電路,該電流經電阻r1形成電壓,高壓二極管d2防止功率側的高壓對前端比較器造成干擾,二極管vd1和二極管vd2組成限幅電路,可防止二極管vd1和二極管vd2中間的電壓,即a點電壓u超過比較器的輸入允許范圍,閾值電壓uref采用兩個精值電阻分壓產生,若a點電壓u驅動電路5包括相連接的驅動選擇電路和功率放大模塊,比較器輸出端與驅動選擇電路輸入端相連接,功率放大模塊輸出端與ipm模塊1的柵極端子相連接,ipm模塊是電壓驅動型的功率模塊,其開關行為相當于向柵極注入或抽走很大的瞬時峰值電流,控制柵極電容充放電。功率放大模塊即功率放大器,能將接收的信號功率放大至**大值,即將ipm模塊的開通、關斷信號功率放大至**大值,來驅動ipm模塊的開通與關斷。二極管模塊作為電力電子系統的組件,其結構通常由PN結半導體材料封裝在環氧樹脂或金屬外殼中構成。
在500kW異步電機變頻器中,IGBT模塊需實現精細控制:?矢量控制?:通過SVPWM算法調制輸出電壓,轉矩波動≤2%;?過載能力?:支持200%過載持續60秒(如西門子的Sinamics S120驅動系統);?EMC設計?:采用低電感封裝(寄生電感≤10nH)抑制電壓尖峰。施耐德的Altivar 600變頻器采用IGBT模塊,載波頻率可調(2-16kHz),適配IE4超高效電機。在柔性直流輸電(VSC-HVDC)中,高壓IGBT模塊需滿足:?電壓等級?:單個模塊耐壓達6.5kV(如東芝的MG1300J1US52);?串聯均壓?:多模塊串聯時動態均壓誤差≤5%;?損耗控制?:通態損耗≤1.8kW(@1500A)。例如,中國西電集團的XD-IGBT模塊已用于烏東德工程,單個換流閥由3000個模塊組成,傳輸容量8GW,損耗*0.8%。智能功率模塊(IPM)將IGBT與驅動電路集成,簡化了系統設計。遼寧國產IGBT模塊誠信合作
IGBT模塊憑借其高開關頻率和低導通損耗,成為現代電力電子系統的元件。湖南貿易IGBT模塊出廠價格
圖中開通過程描述的是晶閘管門極在坐標原點時刻開始受到理想階躍觸發電流觸發的情況;而關斷過程描述的是對已導通的晶閘管,在外電路所施加的電壓在某一時刻突然由正向變為反向的情況(如圖中點劃線波形)。開通過程晶閘管的開通過程就是載流子不斷擴散的過程。對于晶閘管的開通過程主要關注的是晶閘管的開通時間t。由于晶閘管內部的正反饋過程以及外電路電感的限制,晶閘管受到觸發后,其陽極電流只能逐漸上升。從門極觸發電流上升到額定值的10%開始,到陽極電流上升到穩態值的10%(對于阻性負載相當于陽極電壓降到額定值的90%),這段時間稱為觸發延遲時間t。陽極電流從10%上升到穩態值的90%所需要的時間(對于阻性負載相當于陽極電壓由90%降到10%)稱為上升時間t,開通時間t定義為兩者之和,即t=t+t通常晶閘管的開通時間與觸發脈沖的上升時間,脈沖峰值以及加在晶閘管兩極之間的正向電壓有關。湖南貿易IGBT模塊出廠價格