电动汽车用电机驱动器IGBT模块驱动电源.pdf

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1、32变流技术与电力牵引1/2005电动汽车电动汽车用电机驱动器IGBT模块驱动电源周伟，徐国卿，王晓东，张舟云（同济大学，上海，200092）【摘要】分析了IGBT模块门极特性以及IGBT驱动电源在隔离、功率及温度等方面的特殊要求。提出了一种利用开关电源反激拓扑结构设计IGBT驱动电源的方法，最后通过设计的电动汽车用电机驱动器IGBT模块驱动电源进行了实验验证。关键词：IGBT；驱动电源；反激电源中图分类号：U469.72文献标识码：A文章编号：1671-8410(2005)01-0032-03DriversupplyofIGBTusedinautomobi

2、leapplicationAbstract:ThepaperanalyszesthecharactersofIGBTandthespecialrequirementsofdrivesupplyinisolate,powerandtemperatureetc..AmethodthatatopologyofDC/DCisusedtodesigndrivesupplyofIGBTisintroduced.Theresultsofapplicationinautomobileispresented.Keywords:IGBT；drivesupply；flyback性

3、和驱动电路的工作环境。IGBT模块的开关特性以及0引言对驱动电源的要求主要有以下几点。绝缘栅极双极晶体管（IGBT）作为新一代全控型电1.1导通电压[3]力电子器件,在交流变频器,伺服驱动器,大功率开关电由于IGBT栅极特点，门极驱动电压一般小于源,电子逆变焊机,不间断电源（UPS）等设备上得到了20V。导通电压高于20V会导致门极二极管击穿，并造广泛的应用。IGBT模块利用电压驱动，具有驱动功率成器件永久性损坏。因此，在任何条件下应避免大于小，饱和导通电压低，工作可靠等优点。驱动电源对保20V的门极驱动电压。开通IGBT所需最低电平由器件证IGBT工作的可

4、靠性起着关键性作用。对于用于汽车的跨导（增益）和器件的开关损耗决定。虽然10V的电机驱动器中的IGBT模块，对其驱动电源的要求既与门极电压足够开通IGBT，但是使用10V的门极开通电通用变频器IGBT模块驱动电源有相同点，又因其应用压并不能使IGBT高效率开关。因为门极电压通过门极环境不同而有特殊之处，本文针对电动汽车用电机驱串联的电阻以指数速率充电，需要花很长一段时间才动器IGBT模块隔离驱动电源进行了分析和研究。能达到10V。为了得到优化的开通性能，一般IGBT开通电压选择在15V±10%范围内。1电动汽车用电机驱动器IGBT模块对驱动电1.2关断电压源

5、的要求为了保证IGBT模块可靠关断，至少需要－5V的IGBT模块驱动电源主要取决于IGBT模块开关特偏置关断电压。使用负关断偏置电压有利于减小开关损耗和对dv/dt的抗干扰能力。车用中大功率的IGBT模收稿日期：2004-11-22作者简介：周伟（1977-），男，2000年同济大学本科毕业，现块需要更低的关断偏置电压。首先，中大功率IGBT模为2002级硕士研究生，同济大学教师。研究方向：电力电子与块在更高电压下开关会导致dv/dt增加，IGBT栅极会通电力传动。过栅－源极寄生电容耦合开关噪声；其次，大功率IGBT徐国卿（1967-），男，现为同济大学电气

6、工程系教授，博[1]导。研究方向：电力电子与电力传动。模块由于多个元胞与内部串连的电阻相并联而成，变流技术与电力牵引1/2005电动汽车用电机驱动器IGBT模块驱动电源33即使其栅极外部端子非常短，米勒效应也会导致电流算（输出阻抗和电感忽略不计）：流过内部电阻时，IGBT芯片门极电压升高。I=ΔV÷R⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（3）G(peak)GG1.3门极驱动功率式中:I——栅极峰值驱动电流（A）；G(peak)当IGBT模块开关工作时，模块所需能量来自于驱ΔV——开关电压压差（V）；G动电源。开关所需能量是开关频率、开关偏置电压和R——栅极驱动电阻（Ω）。

7、G门极充电总量的函数，驱动电源为IGBT模块提供的平以三菱IGBT模块1200V/600A为例，R最小建议G均驱动电流为：值为1Ω。从上面公式可以得到峰值门极驱动电流为Iavs=QG×fs⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（1）30A，实际峰值电流一般小于这个值，因为电流高处的式中：Iavs——平均驱动电流（A）；部分一般不是真实的。然而使设计的驱动峰值电流接Q——门充电总量（C），此数值可以从IGBT数G近理论上计算的最大电流值，对于驱动电路高效工作据手册中门极充电曲线上获得；非常有利。fs——开关频率（Hz）。1.5电气隔离能力图1给出了三菱1200V/600

8、AF系列IGBT模块门车用电机驱动器通常应用全桥电路