2.2.4. Снижение индуктивности силовой цепи

Энергия, вызывающая переходные напряжения в силовых цепях IGBT, пропорциональна . Здесь L_p - паразитная индуктивность шины и i - рабочий ток. Важно помнить, что эта энергия пропорциональна квадрату рабочего тока. Следовательно, для устройств с большим током требуется малая индуктивность силовой цепи. Это представляет проблему для разработчиков схем IGBT, потому что физические размеры и тепловые характеристики этих устройств диктуют необходимость применения в силовой цепи соединений длинными проводниками. В обычной силовой шине эти длинные выводы означают большую паразитную индуктивность, сильно усложняя проектирование снаббера. Для получения малой индуктивности шины в случае больших токов требуется специальная конструкция шины. Например слоистые шины, состоящие из чередующихся медных пластин и изоляционных слоев, могут быть сконструированы с очень низкой индуктивностью. В этих шинах широкие пластины, разделенные изолирующими слоями, используются для положительного и отрицательного выводов. Широкие пластины значительно уменьшают паразитную индуктивность в силовой цепи. Для получения минимально возможной индуктивности шины применяют широкие положительные и отрицательные пластины для соединения IGBT с батареей конденсаторов силового выпрямителя.

На рис. 2.4. показано в разрезе плечо инвертора, сконструированного с использованием слоистой шины. В этой конструкции индуктивность соединения между выводами Е1 и С2 минимизирована путем использования еще одной широкой пластины.

На рис. 2.5. показан пример монтажа мощного трехфазного инвертора. На этом рисунке также показана плата для последовательного соединения конденсаторов силового выпрямителя при напряжении 460В переменного тока.

Рис. 2.4. Вид в разрезе силовой шины слоистой конструкции

1 - печатная плата со схемой управления затвором;

2 - к конденсаторам силового выпрямителя;

3 - печатный монтаж снаббера;

4 - медная прокладка;

5 - толщина пластин силовых шин для наглядности увеличена с целью показать детали;

6 - соединение выводов Е1 и С2;

7 - изолирующие слои;

8 - шина (+);

9 - шина (-).

2.3. Особенности работы снабберов

Цепи снаббера (демпфирующие цепи) обычно используются для уменьшения всплесков напряжения при выключении транзистора и восстановлении обратного диода. В связи с тем, что параметры снабберных цепей оказывают влияние на потери при переключении IGBT, то в некоторых случаях цепи снаббера используются в силовых устройствах для снижения потер при переключениях. Общие рекомендации для снабберов дать невозможно, потому что тип требуемого снаббера и значения компонентов в большой степени зависят от монтажа силовой цепи. Кроме того,при выборе лучшего снаббера для конкретного применения должны учитываться такие факторы, как стоимость и рабочая частота.

Рис. 2.5. Пример монтажа мощного трехфазного инвертора

1 - (+) и (-) - “сандвич” силовой шины;

2 - верхние пластины с выходными выводами;

3 - модуль IGBT;

4 - печатная плата для драйверов верхнего плеча;

5 - печатная плата для драйверов нижнего плеча;

6 - конденсаторы силового выпрямителя;

7 - верхняя плата для последовательного соединения конденсаторов силового выпрямителя при напряжении 460 В переменного тока.