高压变频器中IGBT模块的选择及计算分析

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高压变频器中IGBT模块的选择及计算分析.

The Option and Analysis of IGBT Modular in High Voltage Inverter
吴加林（成都佳灵电气制造有限公司 四川 成都 610043）
Wu jialin (Chengdu Jialing Electric manufacture corporation Chengdu city Sichuan 610043)
摘 要：本文阐述了目前变频器应用中常用的几种模块，如IGCT、IEGT、GTO、IGBT。通过计算分析比较，得
出IGBT 是目前性价比较好的器件。
关键词：IGBT 模块 计算 分析
Abstract：This paper elaborates some kinds of present module that frequency converter uses frequently in application, if
IGCT, IEGT, GTO, IGBT. Through calculating analysis to compare, reaching IGBT is presently price to compare good device.
Keywords：IGBT modular Calculate Analysis
1、概述
由于我国元器件工业落后，还不能生产高压IGBT，西方国家仍对中国实行技术封锁。比如6500V IGBT 仍不向中
国出口，且不论其价格不菲。在直接串联技术选用什么样的功率开关器件对决定变频器的性价比至关重要。
目前可选的器件有好几种，如IGCT、IEGT、GTO、IGBT，而IGBT 则又分为1700V，3300V，6500V。而各器件
厂家都宣称自己的器件最好。到底选哪一种器件，其性价比较好，让我们进行一些具体比较，比较的依据为各厂家产品
样本所列的技术参数。
2、几种常用的功率器件
变频器向前发展，一直是随着电力电子器件的发展而发展。只要电力电子器件有了新的飞跃，变频器就一定有个
新飞跃，必定有新的变频器出现。在20 世纪50 年代出现了硅晶闸管(SCR)；60 年代出现可关断晶闸管(GTO 晶闸管)；
70 年代出现了高功率晶体管(GTR)和功率场效应管(MOSFET)；80 年代相继出现了绝缘栅双极功率晶体管(IGBT)以及门
控晶闸管(IGCT)和电力加强注入型绝缘栅极晶体管（IEGT），90 年代出现智能功率模块(IPM)。由于这些元器件的出现，
相应出现了以这些逆变器件为主的变频器，反过来，变频器要求逆变器件有个理想的静态特性：在阻断状态时，能承受
高电压；在导通状态时，能大电流通过和低的导通压降，损耗小，发热量小；在开关状态转换时，具有短的开、关时间，
即开关频率高，而且能承受高的du/dt；全控功能，寿命长、结构紧凑、体积小等特点，当然还要求成本低。上述这些
电力电子器件有些是满足部分要求，有些是逐步向这个方向发展，达到完善的要求，特别是中（高）压变频器更需要耐
压高的元器件。

3、模块选择分析
1. IGBT稳定功耗
2. IGBT开关功耗
3. IGBT总功耗 Pc=Pss+Psw

....

从上述计算中，可以看出用1700V 的IGBT 串联，有特别明显的优势：
1、在相同的损耗下，低压IGBT 可以获得更高的开关频率，从而获得更好的输出电压波形。反之，其他器件开关
损耗大了，散热成了大问题，解决办法只有降低开关频率，这必然带来波形变差，性能下降。
2、1700V IGBT，批量生产技术成熟，质量可靠，货源充分，国内自行开发难度较低，不受制于人，特别是用于军
事上时。
3、价格对比更是巨大。
参考文献
1 吴忠智，吴加林 变频器应用手册（第2 版）[M] 机械工业出版社 2002 年
2 吴忠智，吴加林 中（高）压大功率变频器应用手册[M] 机械工业出版社 2003 年