風(fēng)機變流器中IGBT驅(qū)動窄脈沖的影響與限制

目前大功率變流器死區(qū)時間一般設(shè)置為4μs左右，反并聯(lián)二極管由于存在死區(qū)，導(dǎo)通時間至少為兩個死區(qū)時間(8μs)，不會出現(xiàn)窄脈沖導(dǎo)通。但以圖1中a相為例，當(dāng)輸出電流在過零換流時，ia方向不確定，故此時VD1，VD2均可能導(dǎo)通。若導(dǎo)通順序為VD1→VD2→V1或VD2→VD1→ V2時，二極管同樣會出現(xiàn)窄脈沖導(dǎo)通。但該情況發(fā)生時，二極管中流過電流很小，不會產(chǎn)生明顯的振蕩或浪涌尖峰。
IGBT驅(qū)動器一般都缺乏對反并聯(lián)二極管的足夠保護，故需特別關(guān)注大電流情況下，IGBT的驅(qū)動信號由于干擾或軟件設(shè)置錯誤等原因出現(xiàn)的微秒級及以下的關(guān)斷窄脈沖。此時，相當(dāng)于同橋臂另一只IGBT的反并聯(lián)二極管出現(xiàn)未完全導(dǎo)通就立即關(guān)斷的行為，進而產(chǎn)生很大的du／dt和振蕩，多次反復(fù)后，將對IGBT模塊可靠運行產(chǎn)生很大威脅。這可能是IGBT模塊運行損壞的一個重要原因。

5 相關(guān)測試
由于窄脈沖對IGBT模塊的危害大小受驅(qū)動電阻、母排寄生電感、輸出電流等影響。為了進一步深入理解窄脈沖發(fā)生時的一些波形，以FF 1000R17模塊為例，對驅(qū)動窄脈沖進行測試。測試時直流側(cè)電容電壓1 009 V，測試脈寬1．7μs，圖5a為測試結(jié)果。其中，μG為IGBT門極驅(qū)動；uCE為IGBT CE端電壓；i為IGBT電流?？梢姡瑴y試脈寬為1．7μs時，uCE關(guān)斷尖峰達到1．24 kV。為安全考慮，在反并聯(lián)二極管窄脈沖測試時降低直流側(cè)電壓至500 V，測試電流限定在250A以下，測試脈寬1．7μs，圖5b為測試結(jié)果。其中，μGZ為下側(cè)ICBT門極驅(qū)動；uCE1，uCE2皿分別為上側(cè)和下側(cè)IGBT CE端電壓?？梢?，在反并聯(lián)二極管窄脈沖測試情況下，IGBT端電壓不僅達到了直流側(cè)電壓的1．4倍左右，驅(qū)動信號本身也受到了嚴重干擾，且振蕩非常嚴重。

6 結(jié)論
分析了大功率風(fēng)機變流器中窄脈沖對IGBT可靠運行帶來的嚴重危害，特別指出應(yīng)充分關(guān)注反并聯(lián)二極管的窄脈沖行為。進一步分析了在矢量調(diào)制過程中窄脈沖產(chǎn)生原因和限制方法，以及死區(qū)不對稱設(shè)置對觸發(fā)脈寬和關(guān)斷脈寬的不同影響。對窄脈沖問題分析和避免有一定參考意義。