小孙学变频学习笔记(二)变频器的逆变电路

目录

一、小孙学变频学习笔记

1 变频器的主电路

1.2 逆变电路
IGBT
  • IGBT(Insulated-Gate Bipolar Transistor)绝缘栅双极晶体管,是一种三端半导体开关器件,可用于多种电子设备中的高效快速开关
  • 三极晶体管的三个极分别是:集电极C、发射极E和基极B,它的特点是集电极电流Ic的大小取决于基极电流Ib,故称为电流控制器件
  • 绝缘栅场效应管(MOS),它的三个极分别是漏极D、源极S和栅极G。栅极和源极之间是绝缘的。它的工作特点是漏极电流Id的大小取决于栅极和源极之间的电压 Ugs,故称为电压控制器件
  • IGBT管,它的主体部分和品体管相同,也是集电极C和发射极E,控制部分却是绝缘栅结构,通常称为控制极G。集电极电流Ic的大小取决于控制极与发射极之间的电压Uge。所以,也是电压控制器件
  • 相较于大功率晶体管GTR,IGBT的开关频率更高,可以达到30kHz,同时控制极的工耗更小
  • IGBT类似于其他三极管,有截止、放大、饱和导通三个状态,在变频器中只使用截止和饱和导通,类似于开关的关和开
  • IGBT和晶闸管的区别
    IGBT类似晶闸管,在栅极和发射极之间连接电源之后再拿掉依旧会保持导通,但是区别在于IGBT在两极之间只要加一个小电阻,就会关断,这是因为IGBT的G和E之间是绝缘的,G上的+电荷无法释放,加一个电阻释放了就没有晶闸管现象了
直流转交流(逆变)
  • 使用四个IGBT,让 VT1、VT2 为一组,VT3、VT4 为另一组,并让它们不断地交替导通和截止,则负载中流过的,便是交变电流了

IGBT并联反向二极管
  • 实际逆变桥中IGBT边上会反向并联一个二极管,是因为电动机的定子绕组也是一个RL电路

    • R 代表定子绕组的电阻,控制了电流的稳定性和能量损耗。
    • L 代表定子绕组的电感,控制了电流的变化速率。
    • 在0-t1时间段,电流和电压反方向,这时候的电流是自感电动势克服电源电压的结果是磁场在做功,而t1-t2时间段电流和电压同向,是电源在做功,所以定子绕组和直流电源电路中的滤波电容也会进行充放电,设置一个二极管就是为了给这些电流提供通路

  • 这些二极管无意之中也形成了一个整流桥的结构

  • 总结反向二极管的作用

    • 电流反向保护: IGBT在开关过程中,如果存在反向电流(如电感负载产生的反向电流),直接流经IGBT可能会损坏器件。反向二极管能够为IGBT提供一个通路,允许电流在IGBT关断时从二极管流过,从而避免IGBT因反向电流而遭受损坏。

    • 避免反向电压: IGBT是一种开关器件,它的开关过程很快。如果负载是电感性的(如电机、变压器等),在IGBT关断时,电感元件会产生反向电压。如果没有反向二极管,IGBT可能会因为超出承受能力的反向电压而损坏。并联的反向二极管可以提供一个保护路径,将这个反向电压消耗掉。

    • 提高开关效率: 反向二极管不仅能提供保护,还能有效抑制由开关产生的电压尖峰,减小开关损耗,提升整个逆变器系统的开关效率。

附学习参考网址

  1. IGBT是什么意思?一文详细解读IGBT工作原理-CSDN博客
  2. 逆变电路中igbt两端并联二极管的作用是什么? - 知乎

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