IGBT模块吸收回路分析模型

IGBT模块吸收回路分析模型

一、IGBT模块吸收电路的模型

尽管开关器件内部工作机理不同，但对于吸收电路的分析而言，则只需考虑器件的外特性，IGBT关断时模型可以等效为电压控制的电流源，开通时可以等效为电压控制的电压源。下面以下图所示的斩波器为例提出一般IGBT吸收电路的模型。在分析中均假定：所有二极管的通态电压降为零，开关器件T的拖尾电流为零，开关器件T的通态电压降为零。

1.关断模型初始状态：T为通态，VD反向截止，Is流经T和Ls，Cs上的电压为零，Ls上电流为Is。栅极发出关断信号，经延迟时间，T上的电流以极快的速度下降到零。这段时间为电流下降时间，记为TF1。设下降时间开始时刻为零点，在下降时间里，0≤t≤TF1，则：

若假定T中的电流按二次曲线下降，则iCS=IS*t2/T2F1;若T的拖尾电流为零，则t=TF1时第一电压尖峰为：

Cs由电流源Is充电，一直充到Cs上的电压等于Us。这时，VDF2正向导通，Is通过VDF2续流;VDS1导通，Ls上的电流流经VDS1。同时，Cs和Lp1+Lp2产生谐振，当Lp1+Lp2中的能量全部转移到Cs中时，IGBT承受第2个电压尖峰U2;

式中：i1、i2分别为Lp1和Lp2中的电流;uT、iT分别为T上的电压和流经T的电流。一般假定Cs上的电压在这么短的时间里仍维持Us。其后，Cs通过Rs和T放电到零，同时Ls+Lp1恒压充电至电流为Is。这时VDF2反向恢复并截止。最后电路进入稳态，T导通，VDF2截止，Is流经T和Ls，Cs上的电压为零，Ls中的电流为Is。采用支路模型无法正确理解三电平电路中的杂散电感，因为杂散电感与回路有关，且回路面积越大，杂散电感越大。用回路模型表示比用支路模型表示更确切。因此，工程上凡是需要抑制过电压或避免电磁干扰的地方，都必须紧缩布线或采用双绞线以减少杂散电感。根据以上模型可以指导设计吸收电路：首先根据器件功率大小和电路的布局估计Lp1和Lp2，一般以1m2的面积对应1uH来信算;然后根据具体器件的特性，由上式确定Cs及Ls;Rs的选择要保证在T开通时Cs上的电压泄放至零，同时也要综合考虑上式。