摘要：为提高电动汽车双向功率变换器的工作效率和使用寿命，提出双igbt缓冲吸收电路。针对双rcd型缓冲吸收电路，详述了igbt关断过程c-e端过电压产生的原因，给出了电路缓冲电容和电阻的确定方法，讨论了不同门极驱动电阻下电路的缓冲吸收效果，通过计算和实验调整确定了电路相关元件参数，指出了icbt温升设计及其安装的注意事项。实验研究结果表明，双rcd型缓冲吸收电路可显著降低igbt关断过电压，具有良好的缓冲吸收效果，可保证其安全性、可靠性和稳定性。

关键词：双igbt；缓冲吸收；无感电容；温升

中图分类号：tp71    文献标志码：a    文章编号：1001-6848(2010)07-0040-04

    绝缘栅双极型晶体管(igbt)是由双极型三极管(bjt)和绝缘栅型场效应管(mosfet)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有高输入阻抗和低导通压降两方面的优点。非常适合应用于直流电压为600v及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动电动汽车等领域。igbt的驱动电路是电力电子主电路与控制电路之间的接口。驱动电路的基本任务，就是将控制电路传来的信号按照控制目标的要求，转换为加在ig-bt控制端和公共端之间，可以使其开通或关断的信号。采用性能良好的驱动电路，可使igbt工作在较理想的开关状态，缩小开关时间，减小开关损耗，对装置的运行效率、可靠性和安全性都有重要的意义。本文针对电动汽车双向功率变换器，详述了双igbt缓冲吸收电路的工作原理及其设计方法。

  要实现电动汽车的能量回收，必须采用双向功率变换器，其电气主电路主要利用降压和升压斩波原理进行设计。图1为由双igbt组成的电动汽车双向功率变换器电气主回路。根据电动汽车“xj-tuev_ii”的相关参数选用f2600r12ks4大功率ig-bt，其额定电流为600 a，额定电压为1 200v[3]。

  在实际使用过程中，igbt在关断时集电极电流。下降率较大，igbt的开关时间一般为1μs左右。当igbt由通态迅速关断时，尤其在短路和在有故障的情况下会有很大的- di/dt产生。该- di/dt在主回路的布线电感上引起较大的尖峰电压- du/dt( du/dt)，如图2所示。这个尖峰电压与直流电源电压叠加后加在关断的icbt集电极和发射极c-e极之间。如果尖峰电压很大，可能使叠加后的总电压uce超出igbt的反向安全工作区，或者由于du/dt太大而引起误导通，两者都会对igbt造成损害。

   

  抑制过电压的有效方法是采用缓冲吸收电路。igbt的关断缓冲吸收电路分为充放电型和放电阻止型两类。充放电型吸收回路由于功耗较大，当运行频率较高时会严重影响装置的运行效率。对电动汽车双向功率变换器而言，igbt开关频率为20 khz，频率较高，应采用放电阻止型暖收电路。

    如图3所示，双igbt缓冲吸收电路的主要类型有三种c型放电阻止型、rcd型放电阻止型和双rcd型放电阻止型吸收回路。图3中，la1、la2为主电路导线的寄生电感与滤波电容ca的寄生电感之和cs，ls为吸收电容为cs的寄生电感，rs为放电电阻，吸收电容cs应采用无感（低感）专用吸收电容。三种形式的缓冲吸收电路共同特点是既可以减低电流和电压的交叉点以减小关断损耗，又可以减小关断时的d u/dt和d//dt。但是各类吸收回路亦存在其缺点：图3(a)开通时有浪涌电流冲击，适用于小容量igbt装置(<50 a)；图3(b)吸收慢，电阻功耗大，适用于中等容量的装置(< 200 a)；图3(c)结构相对复杂，每个icbt单元均有一个rcd放电阻止型缓冲吸收电路，具有更好