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    IGBT的作用及應用!

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    深圳逸盛通科技有限公司

    時間 : 2018-12-21 20:24 瀏覽量 : 350

    IGBT

    IGBT(絕緣柵雙極晶體管)絕緣柵雙極晶體管是由BJT(雙極晶體管)和MOS(絕緣柵場效應晶體管)組成的復合完全控制電壓驅動功率半導體器件,其具有兩個MOSFET。 GTR的高輸入阻抗和低導通電壓降的優點。 GTR飽和電壓降低,載流密度大,但驅動電流大; MOSFET驅動功率小,開關速度快,但導通電壓降大,且載流密度小。 IGBT結合了上述兩種器件的優點,具有低驅動功率和降低的飽和電壓。適用于直流電壓為600V及以上的轉換器系統,如交流電機、逆變器、開關電源、照明電路、牽引驅動和其他領域。

    igbt


    IGBT的作用及應用!



    在功能方面,IGBT是一種電路開關,用于幾十到幾百伏、幾十到幾百安的高壓。(相比之下,手機和計算機電路板上的運行電壓較低,傳輸信號是屬于弱電的主要部分。)它可以被認為是晶體管,電壓和電流太大。


    家里的燈開關由按鈕控制。IGBT不使用機械按鈕。它是由計算機控制的。具體地說,IGBT的簡化模型有三個接口,兩個(集電極和發射極)連接到高壓電路,和一個接收信號,稱為柵極。給柵極一個高電平信號,開關(在集電極和發射極之間)就會接通;然后給一個低電平信號,開關就會斷開。到柵極的信號是數字信號(即,僅處于高和低狀態)。電壓很低,屬于弱電流。它可以通過相對簡單的驅動電路連接到計算機。實際的“計算機”通常被稱為DSP微處理器,它擅長處理數字信號,并且相對緊湊。


    有許多種高壓開關可以用數字信號控制。IGBT作為其中的一種,其特點是在電流和電壓水平下具有最高的開關速度,每秒可以開關數萬次。GTO以前也用于軌道交通列車,但其開關速度低,損耗高?,F在它只能在最大電壓和電流超過IGBT的耐久范圍時才能使用。IGCT本質上也是GTO,但其結構已經優化。開關速度和最大電壓電流在GTO和IGBT之間。大功率MOSFET速度快,但不能承受這么大的電壓和電流,否則會燒壞。


    這么快的轉換有什么用?


    一般的強電流只有50Hz的交流,變壓器可以改變它的電壓,但不能改變它的頻率,不能把它變成直流。利用IGBT開關,可以設計一種電路。通過計算機控制IGBT,可將電源側的交流電流轉換為給定電壓的直流電流,或將各種電力轉換為負載使用所需頻率的交流電流。這種電路叫做轉換器。把交流電轉換成直流的電路叫做整流器;把直流電轉換成交流電的電路叫做逆變器;把直流電轉換成直流電的電路叫做開關電源;把三相交流電轉換成交流銅的電路。rrent稱為矩陣變換器。


    如何實現它?


    需要談談PWM的概念,在這里我可能不是很清楚。你有沒有見過家里的照明燈接觸不良時閃爍得很快?閃光燈好像沒亮嗎?這是因為閃爍的燈點亮0.1秒,然后熄滅0.1秒??偣?.2秒,它只發出0.1秒的正常光,所以看起來很暗。強電本質上是電的傳輸,所以這個原理也可以使用。如果電器中的電流幾乎不變,300V電壓在第一個0.2秒內被連接,0V電壓在第二個0.1秒內被連接,那么在接下來的0.3秒內它將等效于電器兩端的200V電壓。我們稱這個300V的電壓,只持續0.2秒,為一個脈沖。通過在0.3秒內改變脈沖所占的時間,可以實現此時的等效電壓在0-300V內成為任意值,即所謂的脈寬調制(PWM)。電壓從高到低的總變化時間越短,電壓越接近等效電壓。

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    維基百科日語中的圖表說明了通過PWM獲得不同直流電壓的方法。

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    維基百科日語的一幅圖片說明了通過PWM獲得不同電壓和頻率的交流電的方法。


    當然,您會問,為什么電器中的電流幾乎不變,因為開關沒有與電器直接串聯。實際的轉換器電路將稍微復雜一些,當開關斷開時,另一個電路將自動激活,以確保電流是連續的。(還有反轉電路,當開關斷開時,電源是從電源到電器的,而當電源關閉時,電源不是從電源來的。)如果您沒有學習過電容電感和二極管,您可以知道這就是這種情況。


    簡而言之,我現在有一個強電流,它的電壓和頻率由我控制。這種強電可以用來驅動高速電機。目前,交流電動機在高速鐵路中得到廣泛應用。結構簡單,省電,但速度難以調節。幸運的是,其速度與輸入交流電源的頻率密切相關,因此可以使用IGBT變換器產生強電壓和控制頻率以靈活控制電機的速度。反映在高速鐵路上,是高速列車的速度。這叫做VVVF。


    除了高速鐵路,如電動車輛,變頻空調,風力渦輪機和許多其他場合使用的交流電動機,IGBT和匹配電路被用來控制電動機。在太陽能發電廠和電能存儲領域,IGBT主要用于交流和直流轉換。


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