17_IGBT并联技术的介绍_魏炜_20131018_Rev01

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1、IGBT并联技术的介绍WinsonWeiWinsonWei（魏炜）瑞士CT-ConceptTechnologieLtd.深圳代表处Support.China@igbt-driver.com中文技术支持热线：400-0755-669关于均流问题的讨论静态均流动态均流IGBT均二极管均流流IGBT静态均流二极管静态均流IGBT动态均流二极管动态均流主要依赖Vcesat的主要依赖VF的一需要克服的因素是一个被动的因正温度特性及其致性较多，本文详细素，完全依赖于一致性阐述IGBT的开关行为的同步性中文技术支持热线：400-0755-669page1影响静态均流的因素1.并联的IGBT的直流母线侧连

2、接点的电阻分量，因此需要尽量对称；2.IGBT芯片的V和和极管片二极管芯片cesat的V的差异，因此尽量采取同一F批次的产品；3.IGBT模块所处的温度差异，设计机械结构及风道时需要考虑；4.IGBT模块所处的磁场的差异；5.门极电压Vge的差异；中文技术支持热线：400-0755-669page2影响动态均流的因素1.IGBT模块的开通门槛电压V的GEth差异，V越高，IGBT的开通时GEth刻越晚，不同模块会有差异；2.每个并联的IGBT模块的直流母线杂散电感L的差异；δ3.门极电压Vge的差异；4.门极回路中的杂散电感量的差异；5.IGBT模块所处的温度的差异；6.IGBT模块所处的

3、磁场的差异；中文技术支持热线：400-0755-669page3IGBT芯片温度对均流的影响IGBT芯片的温度对于动态均流性能和静态均流性能影响很大：1.由于IGBT的V的正温度系数特性，使温度高的芯片的V更cesatcesat高，会分得较少的电流，因此形成了一个负反馈，使静态均流趋于收敛；2.根据我们的经验，我们发现，芯片温度变高后，动态均流的性能也会变好；例如在测试动态均流时，我们会使用双脉冲测试方法，但这时芯片是处于冷态的，当把机器跑起来后，动态均流会改善；中文技术支持热线：400-0755-669page4IGBT芯片所处的磁场对均流的影响IGBT模块附近如果有强磁场，则模块的均流

4、会受到影响。1.如果两个IGBT模块并联且并列安装，如果交流排的输出电缆在摆放时靠近其中某一个IGBT模块而远离另外一个，则均流性能就会出问题；2.以上现象的原因是某个大电流在导线上流动时会产生磁场，对磁场内的其他导通的电流产生“挤出”或“吸引”的效应；因此，在结构设计时，需要注意交流排出线的走线形式，以免发生磁场的干涉现象。中文技术支持热线：400-0755-669page5IGBT并联方法的分类IGBT并联可以分为“硬并联”及“桥臂并联”2大类。1.“硬并联”指的是IGBT的发射极和集电极直接连接在一起，如左下图所示；2.“桥臂并联”指的是，IGBT桥臂的交流输出端通过均流电抗(感量有

5、一定数值)连接在一起，如右下图所示；3.这两种分类方法本质上是以模块交流端子到汇流端的电感量进行分类的；下面首先介绍桥臂并联。硬并联桥臂并联中文技术支持热线：400-0755-669page6IGBT桥臂并联桥臂并联是一种风险比较低的并联技术；硬件电路的特征：1.两个桥臂的输出首先接到一个均流电抗，然后再将电流汇在一起；2.并联的两个IGBT不能共用IGBT驱动器，必须使用各自独立的IGBT驱动器；3.驱动器的输入PWM信号必须足够同步的；中文技术支持热线：400-0755-669page7IGBT桥臂并联拓扑中的换流回路分析在IGBT桥臂并联的电路拓扑中，两个桥臂有各自独立的换流回路，这

6、两个桥臂是不会存在交换电流的情况；具体地说：1.如果在D1续流时开通Q2，则D1发生反向恢复，且反向恢复电流全部流进Q2，不会跑到Q4去，如下图红线所示；2.如果Q2在导通电流，则关断Q2时，电流全部被D1所续流，不会跑到D3去；原因就是在两个桥臂之间，存在着L1和L2这两个电抗，这样两个桥臂之间的动态阻抗会比较高，换流的动态过程中的高频电流是不能从一个桥臂跑去另外一个桥臂的，被电抗阻挡住了。结论：这种并联方法不存在动态均流的风险。每个桥臂的换流行为独立进行。以上命题成立有一个很重要的前提，就是L1和L2的数值必须足够大，至少足以阻挡桥臂间的换流行为。中文技术支持热线：400-0755-6

7、69page8IGBT桥臂并联拓扑中均流电抗的分析在IGBT桥臂并联拓扑中，每个桥臂的输出阻抗会决定输出电流有效值的分配情况，在下图中，均流电抗L1和L2分别归属左桥臂和右桥臂，很显然，桥臂的输出阻抗的主体是均流电抗的感抗，而IGBT桥臂本身的阻抗与感抗相比可以忽略。所以，决定两桥臂的出力水平（或整体均流水平），主要由均流电抗L1和L2的感量决定。感量偏大，则对应桥臂的输出电流偏小，感量偏小，则对应的桥臂的输出电流偏大。