IGBT模塊電磁兼容性設(shè)計(jì)

一、IGBT模塊的優(yōu)化布局

變流器主電路在空間產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度隨輸入、輸出母線(xiàn)中通過(guò)電流的強(qiáng)弱而變化，同時(shí)IGBT模塊產(chǎn)生的空間交變電磁場(chǎng)的強(qiáng)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(hào)很容易耦合到IGBT模塊的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)上。通過(guò)合理的布局，可以使在功率驅(qū)動(dòng)端附近和驅(qū)動(dòng)線(xiàn)一帶的空間交變電磁場(chǎng)強(qiáng)度最小，即干擾信號(hào)最小。設(shè)計(jì)中應(yīng)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(shù)。

2)輸入、輸出母線(xiàn)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(jié)構(gòu)不僅可以減小寄生電感，而且對(duì)于IGBT模塊產(chǎn)生的空間交變電磁場(chǎng)起到了很好的屏蔽作用。

二、IGBT模塊的接地設(shè)計(jì)

當(dāng)IGBT模塊的柵極驅(qū)動(dòng)或控制信號(hào)與主電流共用一個(gè)接地回路時(shí)，在開(kāi)關(guān)過(guò)渡過(guò)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(yīng)電壓存在。一旦發(fā)生這種情況，電路中應(yīng)該為“地”電位的各點(diǎn)實(shí)際上會(huì)處于高于“地電位”幾伏的電位上。這個(gè)電壓會(huì)出現(xiàn)在IGBT模塊的柵極，從而使IGBT模塊有可能誤導(dǎo)通。為了避免這個(gè)問(wèn)題的出現(xiàn)，需要慎重考慮柵極驅(qū)動(dòng)與控制電路的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中應(yīng)采取以下措施。

1)下橋臂每個(gè)柵極IGBT驅(qū)動(dòng)電路都采用了分離絕緣措施，且各自的電源零線(xiàn)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(wèn)題。

2)在功率器件關(guān)斷期間，使用負(fù)的反向偏置電壓，以避免噪聲干擾。 經(jīng)過(guò)電磁兼容性設(shè)計(jì)的變流器，在實(shí)際運(yùn)行中可以獲得良好的技術(shù)性能指標(biāo)，對(duì)此可以得到以下結(jié)論。

1)變流器所處的電磁環(huán)境十分復(fù)雜，帶來(lái)很多電磁干擾，良好的電磁兼容性設(shè)計(jì)是變流器安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。

2)吸收電路設(shè)計(jì)是變流器電磁兼容設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，由于在功率母線(xiàn)的設(shè)計(jì)中采用了獨(dú)特的雙層鍍錫銅板疊加技術(shù)，母線(xiàn)電感足夠小，吸收電路只需簡(jiǎn)單的無(wú)感電容即可。

3)在設(shè)備或系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初始階段應(yīng)同時(shí)進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)，把電磁兼容的大部分問(wèn)題解決在設(shè)計(jì)定型之前，這樣可得到最高的性能價(jià)格比。

審核編輯：湯梓紅