1变频器常用逆变器件简介
变频调速在调速领域越来越占据主导地位。
70年代,大功率晶体管(GTR)的开发成功,奠定了变频调速技术的基础。80年代,绝缘栅双极晶体管(IGBT)的出现,使其工作频率比GTR又提高了一个数量级。从而使变频调速技术又向前迈进了一步。趋近于直流调速的性能和明显的节能效果,使变频调速的应用日益广泛。但GTR或IGBT在能实现高速开断的同时,也显示出其对耗散功率的脆弱性。在运行过程中,躲过放大状态这一工作禁区,实现对GTR或IGBT的保护显得尤为重要。
1.1大功率晶体管GTR
GTR是一种放大器件,变频器用的GTR一般都是达林顿复合晶体管,具有3种工作状态。
(1)放大状态
其基本工作特点是集电极电流IC的大小随基极流IB而变化,即IC=βIB.GTR处于放大状态时,其耗散功率PC较大。设UC=200V,RC=10Ω,β=50,IB= 200mA.则:IC=β×IB=50×0.2=10(A)
UCE=UC-IC×RC=200-10×10 =100(V)
PC=UCE×IC=100×10=1(kW)
(2)饱和状态
IB增大时,IC随之而增大的状态必然要受到欧姆定律的制约。当β×IB>UC/RC时,IC=βIB的关系便不能再维持了,这时,GTR开始进入"饱和"状态。当IC的大小几乎完全由欧姆定律决定,即ICS≈UC/RC时,GTR便处于深度的饱和状态。据测定,GTR的饱和压降UCES约为1~5V.GTR处于饱和状态时的功耗是很小的。
上例中,设UCES=2V,则ICS=UC/RC=200/10=20(A)
PC=UCES×ICS=2×20=40(W)
可见,与放大状态相比,虽然电流较大,但因GTR饱和压降极小,PC极小。
(3)截止状态
这是基极电流IB≤0的结果。在截止状态,GTR中只有很微弱的漏电流流过,因此,其功耗是微不足道的。
GTR在逆变电路中是用来作为开关器件的,其工作过程,总是在饱和状态和截止状态间进行交替。所以,逆变用的GTR的额定功耗通常是很小的。而如上所述,如果GTR处于放大状态,其功耗将增大百倍以上。所以,逆变电路中的GTR不允许在放大状态下停留。
1.2绝缘栅双极晶体管IGBT
IGBT是MOSFET和GTR相结合的产物,是栅极为绝缘栅结构的MOS晶体管。其主电路部分与GTR相同,只是控制信号为电压信号,输入阻抗很高,栅极电流几近于0,故驱动功率很小。而GTR是用电流信号进行驱动的,所需驱动功率较大。
2逆变器件的特点和工作禁区
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