重慶賽能自動化儀表有限公司
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閱讀：657發布時間：2016-10-14
隨著市場對兆瓦級大功率變流器的需求與日俱增，IGBT并聯方案目前已成為一種趨勢。這主要源于IGBT并聯能夠提供更高電流密度、均勻熱分布、靈活布局以及較高性價比(這取決于器件及類型)等優勢。
一、并聯IGBT之間靜態與動態性能的差異會影響均流，使得有效目標輸出電流不得不被降額。通常，降額系數是根據zui差的并聯情況進行假定，但這種假設在實際應用中并不合理，且被過高估計，這也會增加客戶設計成本。從統計角度方面，差異性很大的模塊并聯概率是很小的，且IGBT參數之間偏離可以忽略。從均流角度方面，并聯設計好壞對降額起關鍵性的作用，且遠大于IGBT自身參數差異性所引起的問題。因此，并聯應重點考慮如何通過設計確保均流，而不是把重心放在模塊參數偏離所造成的影響。表一為說明哪些因素會引起均流的差異。并聯設
計將集中在這些因素上面以優化驅動回路、功率換流回路、模塊布局以及冷卻條件等, 其目的是確保每個并聯支路盡可能實現對稱。
二、 驅動回路
1、 設計方案
柵極驅動回路設計對于并聯應用實現動態均流起到至關重要的作用。如圖一所示為通常較多采用簡單的、性價比高的單個驅動器方案，容易實現較好的動態均流。有時直接在每個并聯的模塊上安裝具有峰值電流放大功能的有源適配器板，這樣將盡可能地靠近IGBT的輔助端子，達到降低驅動回路寄生電感以及對稱性的目的。這種方案降低了驅動回路之間的傳輸延時差，容易使并聯IGBT之間的柵極電壓同步，實現的動態均流。而且有源適配板的采用可以降低驅動核的電流密度，加速并聯IGBT的開通過程，也容易實現用小電流、低成本的驅動器實現
并聯。
圖二為另一個驅動器方案，每個IGBT分別由各自的驅動核和驅動回路實現并聯驅動。這個相對于單驅動器而言，略顯復雜、成本也高。可采用低峰值電流的標準驅動器，易實現短距離連接。不過，不同驅動器之間的傳播延時不匹配是影響動態均流的主要因素，也比較難以控制。
2、 連接電纜
圖三為驅動回路寄生電感的分布情況。有時，由于安裝空間和位置的限制，必須將連接電纜纏繞起來或走很遠距離，這都會導致較大的回路寄生電感，引起IGBT開關過程變慢，也導制開關過程損耗增加。在一些特定開關條件下IGBT模塊的寄生電容和等效寄生電感可能造成柵極嚴重振蕩問題，近而可能導致柵極過電壓。在通常情況下，電纜長度或柵極驅動器環路PCB走線的差別可能會導致并聯IGBT動態電流出現不平衡。圖四為在不同電纜長度條件下(藍色：10厘米;綠色：25厘米 )的開關過程，其中連接電纜較短的IGBT開關速度較快，引起瞬間開通電流偏大，相反電纜很長的IGBT關斷過程也較慢，引起瞬間關斷電流偏大。因此，關聯IGBT驅動所用的連接電纜一定要用相同長。
3 均衡措施
合理的驅動回路布局和設計可以獲得出更好的并聯性能。
建議以下設計準則：
① 使驅動柵極與IGBT之間的驅動回路具有zui小的環路面積，以期較低的寄生電感。
② 驅動輸出與IGBT柵極之間的雙絞線或扁平連接電纜應盡可能短地實現對稱連接。
③ 避開將驅動回路 PCB 引線或連接電纜的布局或安裝處于由于IGBT開關所產生電位變化的位置上。
④ 可加裝屏蔽層。
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