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IGBT器件在太阳能逆变器中应用的选择要点

导读: 以太阳能逆变器应用来说,绝缘栅双极晶体管 (IGBT) 能比其他功率元件提供更多的效益,其中包括高载流能力、以电压而非电流进行控制,并能使逆并联二极管与IGBT配合。本文将介绍如何利用全桥逆变器拓扑及选用合适的IGBT,使太阳能应用的功耗降至最低。

  如今市场上先进功率元件的种类数不胜数,工程人员要为一项应用选择到合适的功率元件,的确是一项艰巨的工作。就以太阳能逆变器应用来说,绝缘栅双极晶体管 (IGBT) 能比其他功率元件提供更多的效益,其中包括高载流能力、以电压而非电流进行控制,并能使逆并联二极管与IGBT配合。本文将介绍如何利用全桥逆变器拓扑及选用合适的IGBT,使太阳能应用的功耗降至最低。

  太阳能逆变器是一种功率电子电路,能把太阳能电池板的直流电压转换为交流电压来驱动家用电器、照明及电机工具等交流负载。如图1所示,太阳能逆变器的典型架构一般采用四个开关的全桥拓扑。

  在图1中, Q1 和Q3被指定为高压侧IGBT,Q2 和Q4 则是低压侧 IGBT。 该逆变器用于在其目标市场的频率和电压条件下,产生单相位正弦电压波形。有些逆变器用于连接净计量效益电网的住宅安装,这就是其中一个目标应用市场,此项应用要求逆变器提供低谐波交流正弦电压,让电力可注入电网中。

IGBT器件在太阳能逆变器中应用的选择要点

  为满足这个要求,IGBT可在20kHz或以上频率的情况下,对50Hz或60Hz的频率进行脉宽调制,因此输出电感器L1和L2便可以保持合理的小巧体积,并能有效抑制谐波。此外,由于其转换频率高出人类的正常听觉频谱,因此该设计也可尽量减少逆变器产生的可听噪声。

  脉宽调制这些IGBT的最佳方法是什么?怎样才能把功耗降到最低呢?方法之一是仅对高压侧IGBT进行脉宽调制,对应的低压侧IGBT以50Hz或60Hz换相。图2所示为一个典型的栅压信号。当Q1 正进行脉宽调制时,Q4维持正半周期操作。Q2和Q3在正半周期保持关断 。到了负半周期,当Q3进行脉宽调制时,Q2保持开启状态。Q1和Q4会在负半周期关断。图2 也显示了通过输出滤波电容器C1的AC正弦电压波形。

IGBT器件在太阳能逆变器中应用的选择要点

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