IGBT模块上有一个“续流二极管”。它有什么作用呢?答:当PWM波输出的时候,它是维持电机内的电流不断用的。我在说明变频器逆变原理的时候,用的一个电阻做负载。电阻做负载,它上面的电流随着电压有通断而通断,上图所示的原理没有问题。但变频器实际是要驱动电机的,接在电机的定子上面,定子是一组线圈绕成的,就是“电感”。电感有一个特点:它的内部的电流不能进行突变。所以当采用PWM波输出电压波形时,加在电机上的电压就是“断断续续”的,这样电机内的电流就会“断断续续”的,这就给电机带来严重的后果:由于电感断流时,会产生反电动势,这个电动势加在IGBT上面,对IGBT会有损害。解决的办法:在IGBT的CE极上并联“续流二极管”。有了这个续流二极管,电机的电流就是连续的。具体怎么工作的呢?如下图,负载上换成了一个电感L。当1/4开通时,电感上会有电流流过。然后PWM波控制1/4关断,这样上图中标箭头的这个电路中就没有电流流过。由于电感L接在电路中,电感的特性,电流不能突然中断,所以电感中此时还有电流流过,同时因为电路上电流中断了,导致它会产生一个反电动势,这个反电动势将通过3的续流二极管加到正极上,由于正极前面有滤波电容。
有无缓冲区决定了IGBT具有不同特性。有N*缓冲区的IGBT称为非对称型IGBT,也称穿通型IGBT。它具有正向压降小、犬断时间短、关断时尾部电流小等优点,但其反向阻断能力相对较弱。无N-缓冲区的IGBT称为对称型IGBT,也称非穿通型IGBT。它具有较强的正反向阻断能力,但它的其他特性却不及非对称型IGBT。如图2-42(b)所示的简化等效电路表明,IGBT是由GTR与MOSFET组成的达林顿结构,该结构中的部分是MOSFET驱动,另一部分是厚基区PNP型晶体管。五、IBGT的工作原理简单来说,IGBT相当于一个由MOSFET驱动的厚基区PNP型晶体管,它的简化等效电路如图2-42(b)所示,图中的RN为PNP晶体管基区内的调制电阻。从该等效电路可以清楚地看出,IGBT是用晶体管和MOSFET组成的达林顿结构的复合器件。冈为图中的晶体管为PNP型晶体管,MOSFET为N沟道场效应晶体管,所以这种结构的IGBT称为N沟道IIGBT,其符号为N-IGBT。类似地还有P沟道IGBT,即P-IGBT。IGBT的电气图形符号如图2-42(c)所示。IGBT是—种场控器件,它的开通和关断由栅极和发射极间电压UGE决定,当栅射电压UCE为正且大于开启电压UCE(th)时,MOSFET内形成沟道并为PNP型晶体管提供基极电流进而使IGBT导通,此时,从P+区注入N-的空穴。
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