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高压变频器的IGBT模块选择及计算分析

日期：2024-04-29 19:25

浏览次数：1955

摘要：

　目前变频器应用中常用的几种模块，如IGCT、IEGT、GTO、IGBT。通过计算分析比较，得出IGBT是目前性价比较好的器件。

　　1、概述

　　由于我国元器件工业落后，还不能生产高压IGBT，西方国家仍对中国实行技术封锁。比如6500V IGBT仍不向中国出口，且不论其价格不菲。在直接串联技术选用什么样的功率开关器件对决定变频器的性价比至关重要。

　　目前可选的器件有好几种，如IGCT、IEGT、GTO、IGBT，而IGBT则又分为1700V，3300V，6500V。而各器件厂家都宣称自己的器件*好。到底选哪一种器件，其性价比较好，让我们进行一些具体比较，比较的依据为各厂家产品样本所列的技术参数。

　　2、几种常用的功率器件

　　变频器向前发展，一直是随着电力电子器件的发展而发展。只要电力电子器件有了新的飞跃，变频器就一定有个新飞跃，必定有新的变频器出现。在20世纪50年代出现了硅晶闸管(SCR);60年代出现可关断晶闸管(GTO晶闸管);70年代出现了高功率晶体管(GTR)和功率场效应管(MOSFET);80年代相继出现了绝缘栅双极功率晶体管(IGBT)以及门控晶闸管(IGCT)和电力加强注入型绝缘栅极晶体管(IEGT)，90年代出现智能功率模块(IPM)。由于这些元器件的出现，相应出现了以这些逆变器件为主的变频器，反过来，变频器要求逆变器件有个理想的静态特性：在阻断状态时，能承受高电压;在导通状态时，能大电流通过和低的导通压降，损耗小，发热量小;在开关状态转换时，具有短的开、关时间，即开关频率高，而且能承受高的du/dt;全控功能，寿命长、结构紧凑、体积小等特点，当然还要求成本低。上述这些电力电子器件有些是满足部分要求，有些是逐步向这个方向发展，达到完善的要求，特别是中(高)压变频器更需要耐压高的元器件。

　　3、模块选择分析

　　3.1 相关定义及公式

　　我们以设计一台中压变频器为例，直流工作电压为3600V，。设电机功率因数为0.8，载波频率为3kHz，输出频率为50Hz，采用下列公式分别用不同功率开关器件构成变频器的一个开关组件的指标进行估算。以400A的峰值电流Icp计算，采用下列估算公式：

　　1、稳定功耗

　　2、开关功耗

　　3、总功耗

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