IGBT整流器是用于將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的關(guān)鍵設(shè)備，它們通過(guò)精確控制IGBT的導(dǎo)通時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出的調(diào)節(jié)，確保提供高質(zhì)量、穩(wěn)定的直流電供電。在某些情況下，還可以實(shí)施功率因數(shù)校正（PFC）以提高輸入功率因數(shù)和減小諧波失真。IGBT整流器廣泛應(yīng)用于許多不同的應(yīng)用，特別是在直流電壓和電流的精確控制至關(guān)重要的電力系統(tǒng)和行業(yè)中。我們將從IGBT整流器的原理、組成和相關(guān)電氣參數(shù)來(lái)了解它并進(jìn)一步總結(jié)整流器為什么采用IGBT。

IGBT整流器的工作原理

整流是將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的過(guò)程，是IGBT整流器工作的基礎(chǔ)。

交流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換：市電首先向IGBT整流器提供交流電。通常交流電壓輸入是正弦波。

整流階段：為了產(chǎn)生脈沖直流電壓，首先使用二極管對(duì)交流電壓進(jìn)行整流。單向電流由二極管產(chǎn)生，只允許一個(gè)方向的電流流動(dòng)。

濾波階段：接下來(lái)，脈動(dòng)直流電壓通過(guò)濾波器，該濾波器通常由電感器和電容器組成。通過(guò)減少紋波并平滑電壓波形，該級(jí)產(chǎn)生相對(duì)恒定的直流電壓。

IGBT控制：然后向IGBT提供經(jīng)過(guò)濾波的直流電壓。輸出電壓和電流由IGBT管理。整流器通過(guò)調(diào)節(jié)IGBT的占空比和開(kāi)關(guān)頻率，根據(jù)負(fù)載的要求精確調(diào)節(jié)輸出電壓和電流。

反饋控制：持續(xù)監(jiān)控輸出，反饋機(jī)制（例如電壓和電流傳感器）向控制電路提供數(shù)據(jù)。根據(jù)反饋，控制系統(tǒng)修改IGBT開(kāi)關(guān)，以提供穩(wěn)定且精確的直流輸出。

輸出：最終結(jié)果是調(diào)節(jié)良好且紋波或諧波失真很小的直流電壓，使其適合多種用途。

IGBT整流器的關(guān)鍵元件和方程

元件：IGBT、二極管、直流母線電容器。

參數(shù):

1.交流電壓輸入(Vin)：這是交流電源提供的電壓。它通常是正弦曲線。

2.交流電流(Iin)：從交流電源汲取的電流，由負(fù)載決定。

3.整流直流電壓(Vdc)：直流母線兩端的直流電壓。它是交流輸入整流的結(jié)果。

4.直流電流 (IDC)：流過(guò)負(fù)載的直流電流。

5.IGBT和二極管導(dǎo)通間隔（t）：IGBT在特定時(shí)間間隔內(nèi)導(dǎo)通，以控制直流母線兩端的電壓。

方程：

整流方程：整流直流電壓(Vdc)可以使用以下方程計(jì)算為整流電壓的平均值：

直流電流方程：根據(jù)歐姆定律，直流電流(IDC)與直流電壓(Vdc)和負(fù)載相關(guān)，Rload是負(fù)載電阻。

控制方案：IGBT整流器的控制方案有很多其之間可能有所不同，但通常是涉及脈寬調(diào)制(PWM)來(lái)控制IGBT的導(dǎo)通，從而控制輸出電壓，當(dāng)IGBT關(guān)閉或續(xù)流期間，二極管會(huì)導(dǎo)通，以允許電流單向流動(dòng)。調(diào)節(jié)PWM信號(hào)的占空比來(lái)控制平均直流輸出電壓。

功率因數(shù)校正（PFC）：在一些IGBT整流器中，附加控制用于功率因數(shù)校正，以提高輸入功率因數(shù)。這通常是使用升壓轉(zhuǎn)換器和控制算法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，以最大限度地減少諧波失真。

整流器為何采用IGBT？

可以看出來(lái)整流器主要的工作都是由二極管和IGBT完成的，再附上其它的電路監(jiān)測(cè)和智能電路控制就是一個(gè)完整的整流器了，IGBT的功能和整流器所需的功能十分的匹配。

高頻率開(kāi)關(guān)能力： IGBT 具有較高的開(kāi)關(guān)頻率能力，這對(duì)整流器來(lái)說(shuō)非常重要。整流器通常需要在電流方向上切換，以將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。高開(kāi)關(guān)頻率允許整流器更有效地執(zhí)行這一任務(wù)，減少了損耗。

高電壓容忍性：IGBT 在高電壓條件下運(yùn)行時(shí)，仍然能夠提供可靠的性能。這對(duì)于整流器來(lái)說(shuō)非常重要，因?yàn)樗鼈兘?jīng)常需要處理高電壓。

溫度穩(wěn)定性： IGBT 具有較好的溫度穩(wěn)定性，因此可以在高溫環(huán)境下運(yùn)行，這對(duì)整流器來(lái)說(shuō)非常重要。整流器通常需要在工業(yè)環(huán)境中運(yùn)行，可能會(huì)受到高溫的影響。

可控性： IGBT 可以輕松地通過(guò)控制電壓來(lái)調(diào)整電流，這使得整流器的輸出可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。這對(duì)于在不同負(fù)載條件下提供穩(wěn)定輸出的整流器非常重要。

低開(kāi)關(guān)損耗：IGBT 具有較低的開(kāi)關(guān)損耗，這意味著在切換時(shí)會(huì)浪費(fèi)較少的能量，從而提高整流器的效率。

IGBT 在整流器中被廣泛采用，因?yàn)樗鼈兙哂懈哳l率開(kāi)關(guān)、高電壓容忍、溫度穩(wěn)定性、可控性和低開(kāi)關(guān)損耗等特點(diǎn)，使得它們成為處理高電壓、高頻率和高溫環(huán)境的理想選擇。