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趣味解读IGBT模块“续流二极管”

发布时间:2020-03-11 责任编辑:lina

【导读】IGBT 模块上有一个“续流二极管”。它有什么作用呢?答:当 PWM 波输出的时候,它是维持电机内的电流不断用的。
 
IGBT 模块上有一个“续流二极管”。它有什么作用呢?
 
谐波的定义及其测试方法分析
 
答:当 PWM 波输出的时候,它是维持电机内的电流不断用的。
 
在说明变频器逆变原理的时候,用的一个电阻做负载。
 
 谐波的定义及其测试方法分析
 
电阻做负载,它上面的电流随着电压有通断而通断,上图所示的原理没有问题。但变频器实际是要驱动电机的,接在电机的定子上面,定子是一组线圈绕成的,就是“电感”。
 
电感有一个特点:它的内部的电流不能进行突变。所以当采用 PWM 波输出电压波形时,加在电机上的电压就是“断断续续”的,这样电机内的电流就会“断断续续”的,这就给电机带来严重的后果:由于电感断流时,会产生反电动势,这个电动势加在 IGBT 上面,对 IGBT 会有损害。解决的办法:在 IGBT 的 CE 极上并联“续流二极管”。有了这个续流二极管,电机的电流就是连续的。
 
具体怎么工作的呢?
 
如下图,负载上换成了一个电感 L。当 1/4 开通时,电感上会有电流流过。
 
 谐波的定义及其测试方法分析
 
然后 PWM 波控制 1/4 关断,这样上图中标箭头的这个电路中就没有电流流过。由于电感 L 接在电路中,电感的特性,电流不能突然中断,所以电感中此时还有电流流过,同时因为电路上电流中断了,导致它会产生一个反电动势,这个反电动势将通过 3 的续流二极管加到正极上,由于正极前面有滤波电容,这个反电动势可以对电容进行充电。这样,正极的电压也不会上升。如下图:
 
 谐波的定义及其测试方法分析
 
坦白说,上面的这个解释节我写得不是很有信心,我希望有高人出来指点一下。欢迎朋友在评论中留言。
 
我会在后面写《变频器的输出电流》一节中,通过实际的电流照片,验证这个二极管的作用。
 
现在来解释在《变频器整流部分元件》中说,在《电流整流的方式分类》中讲的“也可以用 IGBT 进行整流”有问题的。
 
IGBT,通常就是一个元件,它不带续流二极管。即是这个符号:
 
 谐波的定义及其测试方法分析
 
商用 IGBT 模块,都是将“IGBT+续流二极管”集成在一个整体部件中,即下面的这个符号。
 
 谐波的定义及其测试方法分析
 
在工厂中,我们称这个整体部件叫 IGBT,不会说“IGBT 模块”。
 
我们可以用“IGBT 模块”搭接一个桥式整流电路,利用它的续流二极管实现整流。
 
这样,我们说:IGBT 也可以进行整流,也没有错。但它的实质,还是用的二极管实现了整流。
 
既然是用了“IGBT 模块”上的“续流二极管”整流,为什么不直接用“二极管”呢?
 
答案是:这一种设计是利用“IGBT”的通断来治理变频器工作时产生的“谐波”,这个原理以后写文再讲。

 
  
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