Hvernig virka díóða og MOSFET/IGBT saman í inverterum?

1, Functional complementarity in topology architecture
(1) Lágmarks samvinnuhamur hálfbrúar inverter
Hálfbrúarinverterinn samþykkir tvískiptur tvískiptur díóða uppbyggingu og DC hliðin myndar tvo hugsanlega punkta ± Vdc/2 í gegnum þétta spennuskiptingu. Þegar kveikt er á efri brúararminum MOSFET (Q1) er núverandi leið Vdc/2 → Q1 → álag → Vdc/2, og á þessum tíma er neðri brúararmsdíóðan (D2) í öfugu skerðingarástandi. Þegar slökkt er á Q1 myndar öfug rafkrafturinn sem myndast af hleðsluspennunni fríhringrás í gegnum D2: álag → D2 → Vdc/2. Þetta ferli nær fram tveimur kjarnaaðgerðum:

Spennuklemma: Takmarkaðu spennuna sem MOSFET þolir við Vdc/2 til að forðast yfirspennubrot;
Orkuendurgjöf: Veitir losunarrás fyrir inductive orkugeymslu til að koma í veg fyrir spennustoppa af völdum skyndilegra straumbreytinga.
Tilraunagögn sýna að í 1kW hálfbrúar inverterkerfi getur hámarks fríhjólstraumur D2 náð 1,5 sinnum meiri álagsstraumi og öfugsnúna endurheimtartíma hans þarf að stjórna innan 100ns til að tryggja skilvirkni skipta. Notkun díóða fyrir hraðbata (eins og STTH3R06) getur aukið skilvirkni kerfisins um 2,3% og dregið úr hitahækkun um 15 gráður.

(2) Óþarfi samstarfsarkitektúr fullrar brúar inverter
Inverterinn með fullri brú notar fjögurra rofa fjögurra díóða uppbyggingu, sem nær til baka úttaksspennuskautun með víxlleiðni tveggja rofapöra. Sérstaða þess endurspeglast í:

Tvískautastýring: Með samsetningu T1-T4 leiðni er hægt að fá fulla spennusveiflu upp á ± Vdc við álagsenda. Díóðurnar D1-D4 taka ekki aðeins að sér fríhjólaaðgerðina, heldur mynda þær einnig orkuendurgjöf;
Bilunarvörn: Þegar T1 og T4 eru báðir afvegaleiddir getur D2-D3 myndað skammhlaupsverndarleið til að koma í veg fyrir skammhlaup í DC strætó.
Samanburðarprófanir sýna að hámarksbakspenna sem díóðir bera í fullri brúarbyggingu minnkar um 50% samanborið við hálfbrúarbygginguna, en meðhöndla þarf hærri skammstrauma (allt að tvöfaldan álagsstraum). Í þriggja-fasa fullbrúar inverter þurfa díóður einnig að sinna hlutverki fasa til fasa orkujafnvægis. Þegar straumur ákveðins fasa leiðir, geta díóður samsvarandi brúararms leiðbeint umframorku til að flæða til annarra fasa og ná fram kraftmikilli orkudreifingu.

2, Orkustjórnunarkerfi í kraftmiklu svari
(1) Stöðug straumvörn MOSFET líkamsdíóða
Líkamsdíóðan sem er innbyggð í MOSFET gegnir lykilhlutverki í inverterum. Þegar inductive álagið er tengt við MOSFET holræsi er raforka strax geymd inni í hleðslunni og andstæða EMF toppurinn sem myndast við lokun myndar frjálsa leið í gegnum líkamsdíóðuna. Tökum burstalaust DC mótor drif sem dæmi:

Hátíðniskiptaatburðarás: Meðan á-tíðniskiptingu MOSFET Q1 stendur, veitir líkamsdíóðan D2 fríhjólaleið fyrir inductor strauminn á meðan Q1 er slökkt;
Bæling straumstoða: Inductance L1 sýnir háa viðnám við toppstrauminn, sem leiðir til viðbótarstrauma þegar Q1 leiðir. Með því að nota MOSFETs með hröðum eiginleikum til að endurheimta líkamsdíóða (eins og ST's SuperFREDmesh röð), er hægt að minnka rofatap um 65% og hitastig skeljarnar er hægt að lækka úr 60 gráður í 50 gráður.
(2) Orkuendurgjöf IGBT andstæðingur samhliða díóða
Sem almennt tæki í háspennu og hástraumsaðstæðum, gegnir IGBT and-parall fast recovery díóða (FRD) aðalhlutverki í tvíátta orkuflæði. Í röð resonant inverter:

Dauðatímastjórnun: Við IGBT-samskipti í efri og neðri brúarörmum, veita andstæðingur-samhliða díóða leið fyrir hvarfstraum til að forðast spennustoppa af völdum villuspennu í hringrásinni;
Ómun orkugleypni: Þegar slökkt er á VT1 er geymd orka í flökkuspennu Lm línunnar flutt í biðminni í gegnum andstæðingur samhliða díóðuna VD1 til að koma í veg fyrir að Uce fari yfir.
Tilraunir hafa sýnt að með því að nota-afkastamikil hraðbata díóða (eins og C3D10060E) getur það dregið úr skiptatapi IGBT eininga um 40% og bætt skilvirkni kerfisins í 98,2%.

3, Parameter samsvörun kröfur í stjórn aðferðir
(1) Einföld stjórnaðlögun á hálfbrúar inverter
Hálfbrúarbyggingin samþykkir venjulega tvískauta eða einpóla SPWM-stýringu og kröfurnar fyrir díóða beinast að kyrrstöðueiginleikum:

Reverse batatími: trr Minna en eða jafnt og 50ns (hentar fyrir hátíðniskipti);
Rafmagn tengis: Cj Minna en eða jafnt og 100pF (dregur úr rofahljóði).
Samkvæmt valgögnum tiltekins bílainverterverkefnis getur notkun ofurhraðra bata díóða (eins og MUR860) dregið úr rafsegultruflunum (EMI) um 8dB og stytt dauðasvæðistímann úr 500ns í 200ns.

(2) Flókin mótunaraðlögun á fullri brúarbreytir
Brúarbyggingin í heild sinni styður háþróaða mótunartækni eins og tíðni tvöföldun SPWM, sem gerir meiri kraftmikla kröfur til díóða

Stöðugleiki hitastigs: Innan bilsins -40 gráður ~ 150 gráður ætti framvirkt þrýstingsfallsbreytingarhraði að vera minna en eða jafnt og 5mV / gráðu;
Snjóflóðavarnargeta: Það þarf að standast snjóflóðaorku að minnsta kosti 1,5 sinnum meiri en nafnstraum.
Ákveðið iðnaðarmótor drifhylki sýnir að notkun kísilkarbíðdíóða (eins og C3D10060E) getur dregið úr kerfisrúmmálinu um 40% og aukið aflþéttleikann í 3,2kW/L. Helstu kostir þess liggja í:

Öfug endurheimt hleðslu Qrr minnkar um 70%;
Stöðugleiki leiðniþrýstingsfalls eykst þrisvar sinnum í háhitaumhverfi.