IGBT模塊電磁兼容性設計

一、IGBT模塊的優化布局

變流器主電路在空間產生的磁場強度隨輸入、輸出母線中通過電流的強弱而變化，同時IGBT模塊產生的空間交變電磁場的強度隨其兩端電壓和電流突變的劇烈程度而變化。這些干擾信號很容易耦合到IGBT模塊的驅動線上。通過合理的布局，可以使在功率驅動端附近和驅動線一帶的空間交變電磁場強度最小，即干擾信號最小。設計中應采取以下措施。

1)從濾波電容到IGBT模塊的直流連接采用雙層鍍錫銅板疊加技術。

2)輸入、輸出母線與外部直流輸入端和外部交流輸出端采用銅條連接。

這種結構不僅可以減小寄生電感，而且對于IGBT模塊產生的空間交變電磁場起到了很好的屏蔽作用。

二、IGBT模塊的接地設計

當IGBT模塊的柵極驅動或控制信號與主電流共用一個接地回路時，在開關過渡過程中，由于主電流具有很高的di/dt，功率電路漏電感上有感應電壓存在。一旦發生這種情況，電路中應該為“地”電位的各點實際上會處于高于“地電位”幾伏的電位上。這個電壓會出現在IGBT模塊的柵極，從而使IGBT模塊有可能誤導通。為了避免這個問題的出現，需要慎重考慮柵極驅動與控制電路的設計。在設計中應采取以下措施。

1)下橋臂每個柵極IGBT驅動電路都采用了分離絕緣措施，且各自的電源零線按在IGBT模塊的輔助端子上，不與主電流共用電流支路，以消除接地回路噪聲問題。

2)在功率器件關斷期間，使用負的反向偏置電壓，以避免噪聲干擾。 經過電磁兼容性設計的變流器，在實際運行中可以獲得良好的技術性能指標，對此可以得到以下結論。

1)變流器所處的電磁環境十分復雜，帶來很多電磁干擾，良好的電磁兼容性設計是變流器安全可靠運行的關鍵。

2)吸收電路設計是變流器電磁兼容設計的難點，由于在功率母線的設計中采用了獨特的雙層鍍錫銅板疊加技術，母線電感足夠小，吸收電路只需簡單的無感電容即可。

3)在設備或系統設計的初始階段應同時進行電磁兼容設計，把電磁兼容的大部分問題解決在設計定型之前，這樣可得到最高的性能價格比。

審核編輯：湯梓紅