Kif jaħdmu d-dijodi u l-MOSFET/IGBTs flimkien f'inverters?

1, Kumplimentarjetà funzjonali fl-arkitettura tat-topoloġija
(1) Mod ta 'kollaborazzjoni minimalista ta' nofs inverter tal-pont
L-inverter nofs pont jadotta struttura ta 'dijodu doppju ta' swiċċ doppju, u n-naħa DC tifforma żewġ punti potenzjali ta '± Vdc/2 permezz ta' diviżjoni tal-vultaġġ tal-kapaċitatur. Meta l-MOSFET tad-driegħ tal-pont ta 'fuq (Q1) jinxtegħel, il-mogħdija kurrenti hija Vdc/2 → Q1 → tagħbija → Vdc/2, u f'dan il-ħin, id-dijodu tad-driegħ tal-pont t'isfel (D2) jinsab fi stat ta' qtugħ b'lura. Meta Q1 jintefa, il-forza elettromottiva inversa ġġenerata mill-inductance tat-tagħbija tifforma ċirkwit ta 'roti ħielsa permezz ta' D2: tagħbija → D2 → Vdc/2. Dan il-proċess jikseb żewġ funzjonijiet ewlenin:

Morsa tal-vultaġġ: Illimita l-vultaġġ li MOSFET jista 'jiflaħ għal Vdc/2 biex tevita t-tkissir ta' vultaġġ żejjed;
Feedback tal-enerġija: Jipprovdi kanal ta 'rilaxx għall-ħażna tal-enerġija induttiva biex jipprevjeni spikes tal-vultaġġ ikkawżati minn bidliet f'daqqa fil-kurrent.
Dejta sperimentali turi li f'sistema ta 'inverter ta' nofs pont ta '1kW, il-quċċata tal-kurrent ta' freewheeling ta 'D2 jista' jilħaq 1.5 darbiet il-kurrent nominali tat-tagħbija, u l-ħin ta 'rkupru reverse tiegħu jeħtieġ li jiġi kkontrollat ​​fi żmien 100ns biex tiġi żgurata l-effiċjenza tal-bidla. L-użu ta 'dijodi ta' rkupru mgħaġġel (bħal STTH3R06) jista 'jżid l-effiċjenza tas-sistema bi 2.3% u jnaqqas iż-żieda fit-temperatura bi 15-il grad.

(2) Arkitettura kollaborattiva żejda ta 'inverter tal-pont sħiħ
L-inverter tal-pont sħiħ jadotta struttura ta 'erba' swiċċ erba 'dijodi, li tikseb treġġigħ lura tal-polarità tal-vultaġġ tal-ħruġ permezz tal-konduzzjoni alternanti ta' żewġ pari swiċċijiet. L-uniċità tagħha hija riflessa fi:

Kontroll bipolari: Permezz tal-kombinazzjoni tal-konduzzjoni T1-T4, jista 'jinkiseb swing sħiħ tal-vultaġġ ta' ± Vdc fit-tarf tat-tagħbija. Id-dijodi D1-D4 mhux biss iwettqu l-funzjoni ta 'freewheeling, iżda jiffurmaw ukoll kanal ta' feedback tal-enerġija;
Protezzjoni ta 'ħsara: Meta T1 u T4 huma t-tnejn li huma żbaljati, D2-D3 jista' jifforma mogħdija ta 'protezzjoni ta' ċirkwit qasir biex jipprevjeni ċirkwit qasir tal-bus DC.
L-ittestjar komparattiv juri li l-ogħla vultaġġ invers li jinġarr mid-dijodi fl-istruttura sħiħa tal-pont jitnaqqas b'50% meta mqabbel mal-istruttura tan-nofs pont, iżda jeħtieġ li jiġu mmaniġġjati kurrent temporanji ogħla (sa darbtejn il-kurrent tat-tagħbija). F'inverter tal-pont sħiħ bi tliet fażijiet, id-dijodi jeħtieġ ukoll li jieħdu l-funzjoni ta 'bilanċ tal-enerġija minn fażi għal fażi. Meta l-kurrent ta 'ċerta fażi jwassal, id-dijodi tad-driegħ tal-pont korrispondenti jistgħu jiggwidaw l-enerġija żejda biex tgħaddi għal fażijiet oħra, u jiksbu distribuzzjoni dinamika tal-enerġija.

2, Mekkaniżmu ta 'ġestjoni tal-enerġija f'rispons dinamiku
(1) Protezzjoni Kurrent Kontinwa tad-Dijodu tal-Korp MOSFET
Id-dijodu tal-ġisem integrat ġewwa MOSFET għandu rwol ewlieni fl-inverters. Meta t-tagħbija induttiva tkun imqabbda mad-drenaġġ MOSFET, l-enerġija elettrika tinħażen immedjatament ġewwa t-tagħbija, u l-quċċata EMF inversa ġġenerata fil-mument tal-għeluq tifforma mogħdija ta 'freewheeling permezz tad-dijodu tal-ġisem. Nieħdu sewqan b'mutur DC mingħajr brushes bħala eżempju:

Xenarju ta 'bidla ta' frekwenza għolja: Matul il--swiċċjar ta 'frekwenza għolja ta' MOSFET Q1, id-dijodu tal-ġisem D2 jipprovdi mogħdija ta 'freewheeling għall-kurrent ta' l-inductor matul il-perjodu tat-tifi ta 'Q1;
Soppressjoni ta 'spike kurrenti: Inductance L1 turi impedenza għolja għall-kurrent ta' spike, li tirriżulta fi spikes ta 'kurrent addizzjonali meta Q1 imexxi. Bl-użu ta 'MOSFETs b'karatteristiċi ta' rkupru mgħaġġel tad-dijodu tal-ġisem (bħal serje SuperFREDmesh ta 'ST), it-telf tal-iswiċċ jista' jitnaqqas b'65%, u t-temperatura tal-qoxra tista 'titbaxxa minn 60 grad għal 50 grad.
(2) Feedback tal-enerġija ta 'dijodu anti parallel IGBT
Bħala l-apparat mainstream f'xenarji ta 'vultaġġ għoli u kurrent għoli, id-dijodu ta' rkupru mgħaġġel anti parallel (FRD) ta 'l-IGBT għandu rwol ewlieni fil-fluss ta' enerġija bidirezzjonali. F'serje inverter reżonanti:

Ġestjoni tal-ħin mejjet: Waqt il-kommutazzjoni IGBT fl-armi tal-pont ta 'fuq u t'isfel, dajowds paralleli kontra jipprovdu passaġġ għal kurrent reattiv biex jiġu evitati spikes tal-vultaġġ ikkawżati minn inductance stray fiċ-ċirkwit;
Assorbiment ta 'enerġija reżonanti: Meta VT1 jintefa, l-enerġija maħżuna fl-inductance stray Lm tal-linja tiġi trasferita għaċ-ċirkwit buffer permezz tad-dijodu anti-parallel VD1 biex ma tħallix Uce overshoot.
L-esperimenti wrew li l-użu ta '-dijodi ta' rkupru mgħaġġel ta 'prestazzjoni għolja (bħal C3D10060E) jista' jnaqqas it-telf tal-iswiċċjar tal-moduli IGBT b'40% u jtejjeb l-effiċjenza tas-sistema għal 98.2%.

3, Rekwiżiti ta 'tqabbil tal-parametri fl-istrateġiji ta' kontroll
(1) Adattament ta 'Kontroll sempliċi ta' Half Bridge Inverter
L-istruttura ta 'nofs pont normalment tadotta kontroll SPWM bipolari jew unipolari, u r-rekwiżiti għad-dijodi huma ffokati fuq karatteristiċi statiċi:

Ħin ta' rkupru b'lura: trr Inqas minn jew ugwali għal 50ns (adattat għal -frekwenza għolja);
Kapaċitanza tal-junction: Cj Inqas minn jew ugwali għal 100pF (inaqqas il-ħoss tal-iswiċċ).
Skont id-dejta tal-għażla ta 'ċertu proġett ta' inverter tal-karozzi, l-użu ta 'dijodi ta' rkupru ultra veloċi (bħal MUR860) jista 'jnaqqas l-interferenza elettromanjetika (EMI) b'8dB u jqassar il-ħin taż-żona mejta minn 500ns għal 200ns.

(2) Adattament ta 'modulazzjoni kumplessa ta' inverter tal-pont sħiħ
L-istruttura sħiħa tal-pont tappoġġja teknoloġiji ta 'modulazzjoni avvanzati bħall-irduppjar tal-frekwenza SPWM, li timponi rekwiżiti dinamiċi ogħla fuq dajowds

Stabbiltà tat-temperatura: Fil-medda ta '-40 grad ~ 150 grad, ir-rata tal-bidla tal-waqgħa tal-pressjoni 'l quddiem għandha tkun Inqas minn jew ugwali għal 5mV/ grad;
Kapaċità kontra l-valanga: Jeħtieġ li tiflaħ l-enerġija tal-valanga mill-inqas 1.5 darbiet il-kurrent nominali.
Ċertu każ tas-sewqan tal-mutur industrijali juri li l-użu ta 'dijodi tal-karbur tas-silikon (bħal C3D10060E) jista' jnaqqas il-volum tas-sistema b'40% u jżid id-densità tal-qawwa għal 3.2kW/L. Il-vantaġġi ewlenin tagħha jinsabu fi:

L-irkupru b'lura ta 'ċarġ Qrr inaqqas b'70%;
L-istabbiltà tal-waqgħa tal-pressjoni tal-konduzzjoni tiżdied bi tliet darbiet f'ambjenti ta 'temperatura għolja.