停电时逆变管损坏的原因分析

5.2.2.1 逆变用晶体管的额定功率

1.晶体管的功耗

众所周知，晶体管有三个工作状态：截止状态、饱和导通状态和放大状态。今假设某晶体管的额定数据是：1200V、100A、500W。则在三个状态之下的功耗如图5-16所示。

图5-16 晶体管的功耗

a）截止状态 b）饱和状态 c）放大状态

（1）截止状态的功耗

在截止状态，集电极只有1mA的漏电流，电阻R_C上的电压降几乎为0，晶体管的管压降和电源电压近乎相等，晶体管的功耗只有0.5W，如图5-16a所示。

（2）饱和状态的功耗

在饱和导通状态，集电极电流为100A，晶体管的管压降为2.6V，功耗为260W，如图5-16b所示。

（3）放大状态的功耗

以某放大状态为例，集电极电流为50A，集电极电阻R_C上的电压降为248V，晶体管的管压降为252V，功耗高达2.6kW。大大超过额定功耗。所以，开关晶体管只能用在开关状态，绝对不允许在放大区停留。

图5-17 突然停电的结果(www.xing528.com)

a）基极电流 b）主电压 c）饱和状态 d）放大状态

5.2.2.2 变频器停电时的状态

正常情况下，应该首先使变频器停止工作，然后切断电源。

如果变频器在正常运行的状态下突然切断电源，情况如何呢？

1.基极电流

如上所述，停电后，基极驱动电路的电压下降得很快，故基极电流也很快减小。假设，在t_X时间内，基极电流从额定状态的1.5A减小为0.375A，晶体管进入放大状态，集电极电流减小为20A，如图5-17a所示。

2.主电路电压

主电路电压也下降得很快，但因为初始值很大，所以，在相同的t_X时间内，虽然下降得只有额定电压的30%，但仍有150V。

3.晶体管的功耗

集电极电流的减小，使R_C上的电压降为100V，而晶体管的管压降减小为50V，晶体管的功耗为1000W，是额定功耗的2倍。所以，晶体管必烧无疑。

变频器的逆变器件改用IGBT以后，因为其控制极电流极小，驱动电路的电压不会很快下降，上述现象基本上不再发生。

小小体会

当电源电压突变时，分析各部分电路的暂态过程是十分重要的，也是解开各种谜团的主要途径。