IGBT模塊注意事項(xiàng)：

　　IGBT模塊應(yīng)用中應(yīng)注意的事項(xiàng)有：

　　①各路控制電源要相互隔離，并能達(dá)到一定的絕緣等級(jí)要求。

　　②在大功率的逆變器中，下橋臂的開(kāi)關(guān)管也要各自用一個(gè)隔離電源，以避免產(chǎn)生回路噪音，只是這幾路電源的隔離電壓不需太高。

　　③控制信號(hào)線和驅(qū)動(dòng)電源線要離遠(yuǎn)些，盡量互相垂直，不要平行放置。

　　④ 光電耦合器輸出與IPM輸入之間在PCB上的走線應(yīng)盡量短，最好不要超過(guò)3crn。

　　⑤ 驅(qū)動(dòng)信號(hào)隔離要采用高共模抑制比（CMR）的高速光電耦合器，要求 tp＜0.8μs，CMR＞lOkV/μs，如6N137、TCP250 等。

　　⑥IGBT模塊驅(qū)動(dòng)端子上的黑色套管是防靜電導(dǎo)電管，用戶(hù)使用接插件引線時(shí)，取下套管后應(yīng)立即插上引線；或采用焊接引線時(shí)先焊接，再剪斷套管；在無(wú)防靜電措施時(shí)，不要用手觸摸驅(qū)動(dòng)端子。

　　⑦焊接器件時(shí)，設(shè)備或電烙鐵一定要接地。

　　IGBT散熱器

　　IGBT模塊的散熱器應(yīng)根據(jù)使用條件、環(huán)境及IGBT模塊參數(shù)進(jìn)行匹配選擇，以保證滿(mǎn)足IGBT模塊工作時(shí)對(duì)散熱器的要求。散熱器表面的光潔度應(yīng)小于10μm，每個(gè)螺絲之間的平面扭曲小于10μm。為了減小接觸熱阻，推薦在散熱器與IGBT模塊之間涂上一層很薄的導(dǎo)熱硅脂。對(duì)于IGBT模塊底板為銅板的模塊，在散熱器與IGBT模塊均勻受力后，以從IGBT模塊邊緣可看出有少許導(dǎo)熱硅脂擠出為最佳。對(duì)于IGBT模塊底板為DBC墓板的模塊，散熱器表面必須平整、光潔，采用絲網(wǎng)印刷或圓輥滾動(dòng)的方法涂敷一薄層導(dǎo)熱硅脂后，使兩者均勻壓接。

　　在為IGBT模塊安裝散熱器時(shí)，每個(gè)螺釘需按說(shuō)明書(shū)中給出的力矩?cái)Q緊。力矩不足會(huì)導(dǎo)致熱阻增加或運(yùn)動(dòng)中出現(xiàn)螺釘松動(dòng)現(xiàn)象。僅安裝一個(gè)IGBT模塊時(shí)，應(yīng)將其裝在散熱器中心位置，使熱阻最小。安裝幾個(gè)IGBT模塊時(shí)，應(yīng)根據(jù)每個(gè)模塊的發(fā)熱情況留出相應(yīng)的空間，發(fā)熱大的模塊應(yīng)留出較多的空間。兩點(diǎn)安裝緊固螺絲時(shí)，緊固第一個(gè)和第二個(gè)螺絲時(shí)力矩為額定力矩的1/3，然后反復(fù)多次緊固，使其達(dá)到額定力矩。四點(diǎn)安裝和兩點(diǎn)安裝類(lèi)似。緊固螺絲時(shí)，以1/3額定力矩依次對(duì)角緊固，然后反復(fù)多次，使其達(dá)到額定力矩。

　　使用帶紋路的散熱器時(shí)，應(yīng)使IGBT長(zhǎng)的，方向順著散熱器的紋路，以減小散熱器的變形。兩只模塊在一個(gè)散熱器上安裝時(shí)，使其按短的方向并排擺放，中間留出足夠的距離，主要目的是風(fēng)機(jī)散熱時(shí)減少熱量疊加，容易散熱，最大限度發(fā)揮散熱器的效率。二是模塊端子的連接應(yīng)有利于減小雜散電感，尤其是高頻使用時(shí)更為重要。在連接器件時(shí)，主端子電極間不能有張力和壓力作用，連接線（條）必須滿(mǎn)足應(yīng)用要求，以免因電極端子發(fā)熱在模塊上產(chǎn)生過(guò)熱。

　　電平錯(cuò)位IGBT軟開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)：

　　近年來(lái)隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，對(duì)直流變換裝置的要求越來(lái)越高，尤其是在高壓大功率應(yīng)用場(chǎng)合。為了減小高壓大功率變換器中開(kāi)關(guān)功率器件的電壓應(yīng)力，提出了三電平直流變換器的方案，該方法可使開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力是直流輸入電壓的一半。

　　為了提高三電平直流變換器的動(dòng)態(tài)性能和靜態(tài)性能，同時(shí)減小輸出濾波器的體積、重量和造價(jià)，則希望三電平直流變換器的工作頻率越高越好。但是，由于開(kāi)關(guān)功率器件的非理想特性，通常開(kāi)關(guān)功率器件是在電壓不為零的情況下開(kāi)通，在電流不為零的情況下關(guān)斷，這種開(kāi)關(guān)過(guò)程稱(chēng)為硬開(kāi)關(guān)過(guò)程。在硬開(kāi)關(guān)狀態(tài)下工作的功率變換器，隨著開(kāi)關(guān)頻率的上升，一方面開(kāi)關(guān)功率器件的開(kāi)關(guān)損耗會(huì)成正比地增大，使電路的效率大大降低，處理功率的能力大幅度減小；另一方面，過(guò)高的du/出和出/dt會(huì)產(chǎn)生越來(lái)越嚴(yán)重的電磁干擾（EMI）。為克服三電平直流變換器在硬開(kāi)關(guān)狀態(tài)下工作的諸多問(wèn)題，提出了各種各樣的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，以達(dá)到在提高功率變換器開(kāi)關(guān)頻率的同時(shí)，降低開(kāi)關(guān)損耗和減少由開(kāi)關(guān)引起的EMI。

　　三電平直流變換器

　　三電平直流變換器的基本電路如圖1所示。電容CD1和CD2的容量相等，并且很大，它們的電壓均為輸入直流電壓的一半，即UD1＝UD2＝Ui/2。VD5和VD6為鉗位二極管，通過(guò)控制4只開(kāi)關(guān)管VT1~VT4，在A、B兩點(diǎn)得到了一個(gè)幅值為Ui/2的交流方波電壓UAB。經(jīng)過(guò)高頻變壓器和輸出整流橋后，在C、D兩點(diǎn)得到幅值為Ui/（2N）的直流脈沖電壓，再經(jīng)過(guò)輸出濾波后得到直流輸出電壓Uo。N是變壓器的原副邊匝數(shù)比。通過(guò)調(diào)節(jié)UCD的占空比，就可以調(diào)節(jié)輸出電壓Uo。

　　圖1 基本的三電平直流變換圖

　　目前相關(guān)文獻(xiàn)已提出了幾種軟開(kāi)關(guān)三電平直流變換器，大體上可分為兩類(lèi)：零電壓開(kāi)關(guān)三電平直流變換器和零電壓零電流開(kāi)關(guān)三電平直流變換器。零電壓開(kāi)關(guān)三電平直流變換器是在直流變換器的基礎(chǔ)上，外加了變換電感和電容。如圖2所示，C1、C2、C3、C4是開(kāi)關(guān)管的結(jié)電容，LIK是變換電感，由外部電感和變壓器的漏感組成。零電壓開(kāi)關(guān)三電平直流變換器利用結(jié)電容Cl、C2、C3、C4實(shí)現(xiàn)各開(kāi)關(guān)管的零電壓關(guān)斷；通過(guò)儲(chǔ)存在變換電感LIK中的能量對(duì)結(jié)電容充放電，使相應(yīng)的結(jié)電容兩端電壓達(dá)到零，借此來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)管的零電壓開(kāi)通。該電路的優(yōu)點(diǎn)是：

　　①電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

　　②負(fù)載波動(dòng)不大時(shí)，基本上實(shí)現(xiàn)了零電壓開(kāi)關(guān)。

　　③開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力是直流輸入電壓的一半。

　　該電路的缺點(diǎn)是：

　　①雖然開(kāi)關(guān)管VT1和VT4利用折算到變壓器原邊的輸出濾波電感（其數(shù)值很大）和變換電感很容易實(shí)現(xiàn)零阡關(guān)，但是VT2和VT3只能利用變換電感來(lái)實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)關(guān)。由于變換電感一般較小，在負(fù)載較小時(shí)其能量不足以實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)類(lèi)。慈母考

　　②在零狀態(tài)時(shí)，一次側(cè)不向負(fù)載提供能量，但一次側(cè)有環(huán)流存在，在開(kāi)關(guān)管和變壓器的原邊繞組中將產(chǎn)生通態(tài)損耗，影響了功率變換器的效率。

　　圖2 零電壓開(kāi)關(guān)三電平直流變換器

　　為了克服電路中當(dāng)負(fù)載較輕時(shí)變換電感LIK中的能量不足以實(shí)現(xiàn)內(nèi)部開(kāi)關(guān)管的零電壓關(guān)的問(wèn)題，提出了寬負(fù)載范圍零電壓開(kāi)關(guān)三電平直流變換器，如圖3所示。電路中增加了由電容CA1、CA2和電感LAK組成的輔助變換電路。該電路通過(guò)開(kāi)關(guān)管的結(jié)電容實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)管的零電壓關(guān)斷。當(dāng)負(fù)載較輕時(shí)，儲(chǔ)存在變換電感LIK中的能暈較少，不足以實(shí)現(xiàn)內(nèi)部開(kāi)關(guān)管的軟開(kāi)通。該電路通過(guò)輔助變換電路，利用輔助變換電感LAK中的能量幫助變換電感LIK對(duì)結(jié)電容進(jìn)行充放電，使VT2和VT3兩端電壓達(dá)到零，借此來(lái)實(shí)現(xiàn)內(nèi)部開(kāi)關(guān)管的零電壓開(kāi)通。該電路的優(yōu)點(diǎn)是：

　　圖3 寬負(fù)載范圍零電壓開(kāi)關(guān)三電平直流變換器

　　①克服了內(nèi)側(cè)開(kāi)關(guān)管在負(fù)載較輕時(shí)不能實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)通的缺點(diǎn)，在相當(dāng)寬的負(fù)載范圍內(nèi)，均可實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)管的零電壓開(kāi)關(guān)。

　　②開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力是直流輸入電壓的一半。

　　該電路的缺點(diǎn)是：

　　①在零狀態(tài)時(shí)一次側(cè)環(huán)流仍然存在，影響了功率變換器的效率。

　　②輔助變換電路的增加，尤其是輔助變換電感LAK的增加，導(dǎo)致了環(huán)流能量的增加，因此造成了通態(tài)損耗的增加，降低了功率變換器的效率。

　　為了消除零電壓開(kāi)關(guān)三電平直流變換器零狀態(tài)時(shí)變壓器原邊存在的環(huán)流，提出了幾種零電壓零電流開(kāi)關(guān)三電平直流變換器電路，如圖4（a）所示。這個(gè)電路和零電壓開(kāi)關(guān)三電平直流變換器的主要差別在于：增加了聯(lián)結(jié)電容Css以及在變壓器二次繞組中增加了輔助開(kāi)關(guān)SAUX和鉗位電容CAUX，聯(lián)結(jié)電容Css分別將外側(cè)管VT1、VT4和內(nèi)側(cè)管VT2、VT3的開(kāi)關(guān)過(guò)程連接起來(lái)。在變換器穩(wěn)態(tài)工作時(shí)，電容Css的電壓恒為Ui/2。輔助開(kāi)關(guān)SAUX和鉗位電容CAUX使變壓器一次側(cè)電流復(fù)位為零，以實(shí)現(xiàn)內(nèi)側(cè)開(kāi)關(guān)管的零電流開(kāi)關(guān)。外側(cè)開(kāi)關(guān)管VT1和VT4利用結(jié)電容Cl和C4實(shí)現(xiàn)了零電壓關(guān)斷；利用漏感和輸出電感中的能量對(duì)結(jié)電容Cl和C，進(jìn)行充放電，使VT1和VT4兩端電壓達(dá)到零，借此實(shí)現(xiàn)外側(cè)開(kāi)關(guān)管的零電壓開(kāi)通。當(dāng)變換器處于零狀態(tài)時(shí)，輔助開(kāi)關(guān)SAUX接通，鉗位電容CAUX兩端的電壓反映到變壓器的一次繞組上并加在漏感Ln（的兩端，變壓器一次側(cè)的電流以斜率NUAIJX/LrK（N為變壓器變比，UATJX為鉗位電容CAUX兩端的電壓）線性下降到零，’借此來(lái)實(shí)現(xiàn)內(nèi)側(cè)開(kāi)關(guān)管的零電流開(kāi)關(guān)。同時(shí)由于一次側(cè)電流為零，不能提供負(fù)載電流，此時(shí)負(fù)載的能量由鉗位電容CAUX來(lái)提供。該電路的優(yōu)點(diǎn)是：

　　①在很寬的負(fù)載范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了外側(cè)開(kāi)關(guān)管的零電壓開(kāi)關(guān)和內(nèi)側(cè)開(kāi)關(guān)管的零電流開(kāi)關(guān)，且不受負(fù)載范圍和輸入電壓的影響。

　　②消除了零狀態(tài)時(shí)變壓器一次側(cè)存在的環(huán)流，減少了通態(tài)損耗，提高了功率變換器的效率。

　　③開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力是直流輸入電壓的一半。

　　該電路的缺點(diǎn)是：增加了輔助開(kāi)關(guān)，電路較復(fù)雜。

　　目前提出的另外一種零電壓零電流開(kāi)關(guān)三電平直流變換器電路如圖4（b）所示。它采用了阻斷電容CB作為阻斷電壓源，使變壓器一次側(cè)電流在零狀態(tài)時(shí)減小到零，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)側(cè)開(kāi)關(guān)管的零電流開(kāi)關(guān)。在零狀態(tài)時(shí)，由于一次側(cè)電流減小，不足以提供負(fù)載電流，此時(shí)輸出整流管VDZ2和VD23同時(shí)導(dǎo)通，使變壓器一、二次側(cè)電壓均為零，因此阻斷電容CB的電壓全部加在飽和電感和漏感兩端，使一次側(cè)電流很快減小到零。利用結(jié)電容C1和C4實(shí)現(xiàn)了外側(cè)開(kāi)關(guān)管的零電壓關(guān)斷；利用漏感和輸出電感中的能量對(duì)結(jié)電容C1和C4進(jìn)行充放電，使VT1和VT4兩端電壓達(dá)到零，借此實(shí)現(xiàn)外側(cè)開(kāi)關(guān)管的零電壓開(kāi)通。

　　為了防止一次側(cè)電流在零狀態(tài)時(shí)減小到零后繼續(xù)反方向流動(dòng)，必須切斷一次側(cè)電流的反—向通路，在變壓器一次電路中串入一個(gè)飽和電感Ls。在零狀態(tài)時(shí)，飽和電感工作在線性狀態(tài)，防止一次電流反向流動(dòng)。在“十l”狀態(tài)和“-1”狀態(tài)時(shí)，飽和電感工作在飽和狀態(tài)。該電路有兩個(gè)缺點(diǎn)：

　　①飽和電感損耗較大，限制了開(kāi)關(guān)頻率的提高。

　　②飽和電感較難設(shè)計(jì)，容易導(dǎo)致較大的占空比丟失。

　　為此提出了另外一種零電壓零電流開(kāi)關(guān)三電平直流變換器電路，如圖4（c）所示。為了防止變壓器一次側(cè)電流在零狀態(tài)時(shí)減小到零后繼續(xù)反方向流動(dòng)，在VT2和VT3支路中分別串人二極管VD2和VD3，消除了加入飽和電感后帶來(lái)的負(fù)作用。

　　由以上的分析可以看出，零電壓開(kāi)關(guān)三電平直流變換器在負(fù)載較小時(shí)不足以實(shí)現(xiàn)內(nèi)側(cè)開(kāi)關(guān)管的零電壓開(kāi)關(guān)，而且在零狀態(tài)時(shí)變壓器一次側(cè)存在環(huán)流，降低了變換器的效率。寬負(fù)載范圍零電壓開(kāi)關(guān)三電平直流變換器雖然克服了內(nèi)側(cè)開(kāi)關(guān)管在負(fù)載較輕時(shí)不能實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)通的缺點(diǎn)，但是在零狀態(tài)時(shí)變壓器一次側(cè)環(huán)流仍然存在。零電壓零電流開(kāi)關(guān)三電平直流變換器在很寬的負(fù)載范圍內(nèi)，不僅實(shí)現(xiàn)了所有開(kāi)關(guān)管的零電流開(kāi)關(guān)，使之不受負(fù)載范圍和輸入電壓的影響，而且消除了零狀態(tài)時(shí)變壓器—在的環(huán)流，提高了變換器的效率。因此，在三電平直流變換器軟開(kāi)關(guān)技術(shù)中，零電壓零電流開(kāi)關(guān)三電平直流變換器將成為研究熱點(diǎn)，并將應(yīng)用于工程實(shí)踐中。