2.12. Расчет снаббера

Так как 1GBT коммутируется с высокой скоростью, то напряжение U_се быстро возрастает, особенно при запирании транзистора, и может достигнуть критического значения, способного вызвать пробой либо коллектора, либо затвора транзистора (последнее возможно, если индуктив­ность цепей управления 1GBT велика). Чтобы ми­нимизировать превышение напряжения (перена­пряжение) и предотвратить аварию IGBT, требует­ся установка снаббера (демпфирующей цепи).

Рис 2.4 – Типичная схема снаббера

Для указанных схем необходимо выбирать конденсатор с хорошими высокочастотными характеристиками, малой собственной индуктивно­стью, высокими допустимыми импульсными то­ками и малым тангенсом угла потерь, например, К78-2, имеющий следующие данные:

• тангенс угла потерь, не более - 0,001

• сопротивление изоляции выводов в нормальных климатических условиях (до 33мкФ), не менее- .50000 Мом

Сопротивление резистора зависит от емкости конденсатора С и частоты коммутации IGBT f_нec.

Выбор сопротивления резистора производится из условия минимума колебаний тока коллектора при включении IGBT:

где L_sn - индуктивность цепей снаббера, Гн, кото­рая должна быть 10 нГн или менее; С — емкость снаббера, Ф.

Ток, протекающий через диод снаббера, им­пульсный. Он почти равен отключаемому току кол­лектора и длится до 1 мкс.

Отношение максимума тока через диод снаббе­ра к среднему около (20—50): 1. Диод должен быть высокочастотным со временем восстановления за­пирающих свойств t_rr=3 мкс и менее.

Значение U зависит от многих факторов, оно не должно превышать 60 В. Так можно отметить следующее:

• бросок напряжения U при за­пирании модуля определяется как параметрами схемы, так и характеристиками IGBT, поэтому U не может быть выражен математически;

• U зависит от индуктивности L₁ проводов меж­ду электролитическим конденсатором и снаббером (значение L₁ , должно быть 50 нГн или менее);

• U существенно зависит от индуктивности L₂, цепей снаббера (значение L₂ должно быть 10 нГн или менее);

• U незначительно зависит от сопротивления резистора R_g на входе затвора и от температуры;

• U не определяется емкостью снаббера.

Рисунок 2.4 - Напряжение па коллекторе IGBT при его запирании

Следовательно, для ограничения U важно ог­раничить индуктивности L₁ и L₂ путем уменьшения длины проводов и их бифилярного монтажа.

Емкость конденсатора снаббера определяется напряжением второго броска ,который не должен превышать 25 В. Выражение для расчета емкости представляется в виде:

где L₁ =50 нГн- индуктивность проводов между электро­литическим конденсатором и IGBT-модулем;

Iс=I_Тmax = отключаемый ток.

Максимальный ток через ключи инверторов

где P_н – номинальная мощность двигателя;

= 1,2 – 1,5 – коэффициент допустимой кратковременной перегрузки то току;

= 1,1 – 1,2 – коэффициент допустимой мгновенной пульсации тока;

– номинальный КПД двигателя;

– линейное напряжение двигателя.

Примем = 1,35; = 1,15.

Подставляя значение С, получим

.

Мощность резистора

где f_к =16 КГц – частота коммутации IGBT.