逆变器用IGBT吸收电路的Matlab仿真研究
张全柱，黄成玉，邓永红
(华北科技学院信息与控制技术研究所，北京101601)
摘要：IGBT的开关速度很高，关断时一般会产生过电压，实际电路中通常都会在IGBT旁加吸收电路(缓冲电路)。针对其中五种吸收电路的特点、适用范围进行了描述和比较，并利用Matlab软件对IGBT(两种第五代IGBT模块)的吸收电路进行了仿真，并给出了试验渡形和优化的吸收电路参数选择。
关键词：IGBT过电压；吸收电路；仿真；参数选择
中图分类号：TM464 文献标识码：B
1引言
绝缘栅双极型晶体管IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)作为兼有MOSFET和电力晶体管的新型复合型器件，是一种输入阻抗高，驱动功率小，开关速度高的电压控制型器件，在电力电子领域中得到越来越广泛的应用。但由于IGBT关断过程中很可能产生过电压，在实际电路中IGBT吸收电路(缓冲电路)必不可少。
2 IGBT的过电压和吸收电路
2.1IGBT过电压的分类
IGBT过电压主要分为关断过电压和换相过电压两种[1]。
(1)关断过电压
IGBT的开关速度很高，关断时会产生很大的di／dt，从而在模块周边的分布电感L上会产生很高的L·(di／dt)(关断浪涌电压)，如果对其不加限制，则可能会造成器件的过压击穿。
(2)换相过电压
续流二极管反向恢复时也会产生过电乐(浪涌电压)。当IGBT导通时，二极管的电流迅速减小到0而趋向关断，其反向恢复过程使这个电流继续减小到负的****值，在这个电流再次快速恢复到O的过程中，会产生可观的dI／dt，进而会在母线寄生电感上感应出Vs=Lb·di／dt的电压阻止该电流的减小，这个电压Vs和直流电压叠加起来，对IGBT的耐压能力形成威胁。
2.2 IGBT吸收电路的种类和特点
吸收电路也称缓冲电路，是抑制过电压的重要方法之一。
IGBT的吸收电路分为充放电型和放电阻止型两种。如图1、2、3所示，充放电型吸收电路一般分为RC充放电吸收电路、RCD充放电吸收电路和C吸收电路。放电阻止型吸收电路一般分为放电阻止型RCD吸收电路(A)和放电阻止型RCD吸收电路(B)。
如表1所示为充放电型吸收电路，如表2所示为放电阻止型吸收电路类型比较。
3 Matlab／Simulink6.O对IGBT吸收电路的建模和研究
为了研究吸收电路对IGBT过电压的抑制情
况，使用Matlab／Simulink6.0对IGBT实际吸收电路建立模型进行仿真分析。通过模拟CMIOODY-24A、CM300DY-24A[2](耐电压为1200V，集电极电流分别为100A、300A)两种IGBT模块关断时的过电压情况，比较RC、RCD、C、放电阻止型RCD吸收电路(A)和放电阻止型RCD吸收电路(B)五种吸收电路对过电乐的抑制效果，并找出电路组件的****参数。如图4、5所示。
3.1 CM1OODY-24A模块的吸收电路选择与研究
(1)无吸收电路时过电压的情况分析
分析过程中，为了更真实地模拟IGBT在较恶劣环境中的工作情况，仿真过程根据推荐值对模型中CM100DY-24A的参数进行设置。
如图6所示为在不加吸收电路情况下IGBT关断时的过电压情况。从图6中可以看到，在不加吸收电路保护的情况下，IGBT关断时的电压峰值接近900V，这对IGBT的安全工作是很不利的。
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