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栅极和旁路电阻的关键作用

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:栅极电阻由驱动电路来的驱动脉冲信号,经栅极电阻引入VT1的栅、射极,R栅除对IGBT的开关速度产生影响、限制最大信号电流外,还有其他重要作用。在实际发生的IGBT模块损坏故障中,栅极电阻和旁路电阻也同时受到冲击,产生断路或电阻值变大的故障,对这两个关乎IGBT的安全的重要元件,一定要细心测量,使6路驱动电路都正常修复,并在正常连接脉冲端子的情况下,才能恢复逆变电路的原供电,起动变频器进行试机!

栅极和旁路电阻的关键作用

(1)栅极电阻

由驱动电路来的驱动脉冲信号,经栅极电阻(图6-21中标记为R)引入VT1的栅、射极,R除对IGBT的开关速度产生影响、限制最大信号电流外,还有其他重要作用。IG-BT的栅-射极之间存在CGE结电容,由脉冲信号引线形成的栅极回路电感,两者在脉冲信号的作用下,易形成有害的LC振荡,串联R可有效抑制这种振荡,使IGBT工作的可靠性得以提高。R的取值与IGBT功率模块的电流值有关,模块电流在50~1000A,R的电阻值为0.5~50Ω,随模块电流值的上升而减小。

(2)旁路电阻

(参见图6-21)在VT1的G1、E1极之间,还并联一只旁路电阻(图6-21中标记为R),有的资料中也称该电阻为保护电阻。R并联于IGBT内部的CGE结电容两端,在异常状态,能对CGE结电容的“微弱”充电电流起到旁路作用,避免引起IGBT的误导通,一定程度上起到对IGBT的保护作用。

如同双极性器件——晶体管一样,三线IGBT元件也自然形成了内部3只等效电容,而IGBT内部的CGE却不是寄生性的,实在是工艺与结构所形成。CCE电容我们不要去管它,在异常情况下,CCG和CGE两只电容的存在,有可能引起IGBT误导通!(www.xing528.com)

图6-21为VT2的GX、EX脉冲端子开路时的情形。上电后,VT1和驱动电路呈正常连接状态,负的截止电压加到G、E极上,能将其维持在可靠的截止状态。变频器运行信号的莽撞投入,使VT1受正向激励脉冲电压驱动而开通,VT2的C2极马上跳变为+530V的直流高压,此跳变电压提供了CCG、CGE两只电容的充电电流回路,在VT1导通期间,VT2也为此充电电流所驱动,而近于同时导通,两管的同时导通形成了对P、N端的+530V供电电源的短路,“啪啦”一声,两只管子都炸掉了!假如VT1的信号端子是空置的,而VT2与驱动电路是正常连接的,同样,下管的导通,也会令VT1的C1、E1极间电压瞬间跳变为DC530V,由此产生VT1内部CCG、CGE两只电容的充电电流,VT2、VT1同时导通而损坏。

假定在VT2的G、E极上,尚并联有栅极旁路电阻(如VT1栅控回路中的R),将对上述充电电流形成旁路作用,两管共通的可能性会降低一些。再假定在上管导通期间,下管的G2、E2极间有-7V左右截止负压的存在,正向的充电电流为栅负偏压所中和(吸收),远远达不到使VT2导通的幅值,则VT2是安全的。这也正是IGBT的控制回路为什么要加上负向截止电压的缘故。

在IGBT截止负压丢失或触发端子空置的情况下,切记:不可使变频器进入起动状态!

在实际发生的IGBT模块损坏故障中,栅极电阻和旁路电阻也同时受到冲击,产生断路或电阻值变大的故障,对这两个关乎IGBT的安全的重要元件,一定要细心测量,使6路驱动电路都正常修复,并在正常连接脉冲端子的情况下,才能恢复逆变电路的原供电,起动变频器进行试机!

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