开关磁阻电机功率变换器IGBT关断电压尖峰的分析与抑制.pdf

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1、第l期2叭2年2月机电元件ELECTRoMECHANICALCo^Ⅱ，oNEN’ISVoL32N0．IFeb．2012开关磁阻电机功率变换器IGBT关断电压尖峰的分析与抑制丁小刚。程晶晶(中国矿业大学信电学院，江苏徐州，221008)摘要：本文针对开关磁阻电机(SRM)功率变换器中的IGBT在关断时出现的尖峰电压进行了分析，就如何抑制IGBT关断尖峰电压提出了解决方法，并分别从减小主电路杂散电感和减小lGBT关断时电流的变化率两个方面出发，在结构上使用多组电解电容和叠层母排，以便减小换流回路，从而减小杂散电感。在驱动方面使用有源嵌位技术，减小IGBT关断时的电流变化率。关

2、键词：开关磁阻；功率变换器；尖峰电压；有源嵌位Doi：lO．3969／j．issn．1000一6133．2012．01．00lO中图分类号：7Ⅲ92文献标识码：A文章编号：1000—6133(2012)0l一0036一05AnalysisandsuppressingofIGBTAnalVSlSandSUDDreSSlng0IlbBIl’turn—offVoltagespike0fpowerconVerterDINGXiao—gang，ClI匮NGJing—jing(Sch00lofInfomationandElectricalEngineeringofCUMT，Xuzho

3、uJiangsu221008)Abstmct：1'Ilisp印eraIlalysesIGBTtum一雒spikeVoltageofPowerconverter，肌dpointsoutares01utiontosuppressIGBTtum—o￡fVoltagespike．’nlepaper，basedonreducingstrayinductanceofmaincircuit粕dtIlerateofchangeofthecoUectorcurrentatIGBTtum—o仃Voltagespike，discussesusingmultiplesetsofelectr01)

4、rticca．pacitorsandlaminatedbusbarinthestlllctureinordertoreducetIlecommutationcircuitandthe曲睫WinductaIlceofthemaincircuit，龃dusestheactiveclamptechniqueinthedriVercircuittoreducetherateofchangeofthecol—lectorcun．ent．KeywOrds：switchedreluctance；powerconVerter；spikeVoltage；activecIamp1引言开关磁阻

5、电机调速系统(sRM)因结构简单、坚固，以及电力电子技术和控制技术的大力发展得收稿日期：20ll—11—26到了迅速发展。功率变换器是开关磁阻电机调速系统的关键部分，在大功率功率变换器中，IGBT安全稳定的工作对整个系统起着极其重要的作用。由于IGBT关断的时候电流变化率很大，会因为主电第1期丁小刚等：开关磁阻电机功率变换器IGBT关断电压尖峰的分析与抑制37路中存在的杂散电感，导致IGBT在关断的时候有很大的尖峰电压，容易损坏IGBT。所以，为了使功率变换器能够正常稳定地运行，需要对IGBT关断尖峰电压进行分析和抑制。2功率变换器关断尖峰电压的分析IGBT的尖峰电压主要

6、发生在IGBT关断的时候，对关断时的状态进行分析。图l是功率变换器一相的电路¨。2]，其中厶和￡：是主电路母排上面的电感。当秒。和秽：都开通的时候，电流i通过秽。和秽：，如图l所示；当t，，和移：都关断的时候由于电流不能突变，电流会通过续流二极管谢，和厕：续流，如图2所示，即二极管缸。和耐：会导通。这时，加在秽。和移：两端的电压是电源电压和尖峰电压之和(公式1)(续流二极管的导通压降远远小于电源电压可以忽略)。图lv，和v：导通时的电流流向图2V，和V：关断时的电流流向尖峰电压的产生是由于流过夥，和秽：的电流在关断瞬间变为0，电流变化率很大。在这种情况下，电路中的杂散电感

7、就会引起比较大的尖峰电压(公式2)。这可能导致Ⅱ。>“。。，损坏IGBT。‰=Md+“。棚(1)式中，‰是IGBT两端的电压，‰是电源电压，Ⅱ批是尖峰电压。“批=L。，×睾(2)“批2kmy×石(2)式中，￡。。包括主电路母排上的电感L。和如和功率器件和电解电容内部的电感。3尖峰电压的抑制由公式(2)可知，影响尖峰电压有两个方面因素，即电路的杂散电感和关断脚7’时电流的变化率。在电路杂散电感方面，功率器件模块和电解电容的内部电感在器件选择好之后是确定的。所以，尽量选择寄生电感较小的器件。主电路母线电感主要受两个方面的影响：(1