IGBT模塊注意事項：

　　IGBT模塊應用中應注意的事項有：

　?、俑髀房刂齐娫匆嗷ジ綦x，并能達到一定的絕緣等級要求。

　　②在大功率的逆變器中，下橋臂的開關管也要各自用一個隔離電源，以避免產生回路噪音，只是這幾路電源的隔離電壓不需太高。

　?、劭刂?a target="_blank">信號線和驅動電源線要離遠些，盡量互相垂直，不要平行放置。

　?、?光電耦合器輸出與IPM輸入之間在PCB上的走線應盡量短，最好不要超過3crn。

　?、?驅動信號隔離要采用高共模抑制比（CMR）的高速光電耦合器，要求 tp＜0.8μs，CMR＞lOkV/μs，如6N137、TCP250 等。

　?、轎GBT模塊驅動端子上的黑色套管是防靜電導電管，用戶使用接插件引線時，取下套管后應立即插上引線；或采用焊接引線時先焊接，再剪斷套管；在無防靜電措施時，不要用手觸摸驅動端子。

　　⑦焊接器件時，設備或電烙鐵一定要接地。

　　IGBT散熱器

　　IGBT模塊的散熱器應根據(jù)使用條件、環(huán)境及IGBT模塊參數(shù)進行匹配選擇，以保證滿足IGBT模塊工作時對散熱器的要求。散熱器表面的光潔度應小于10μm，每個螺絲之間的平面扭曲小于10μm。為了減小接觸熱阻，推薦在散熱器與IGBT模塊之間涂上一層很薄的導熱硅脂。對于IGBT模塊底板為銅板的模塊，在散熱器與IGBT模塊均勻受力后，以從IGBT模塊邊緣可看出有少許導熱硅脂擠出為最佳。對于IGBT模塊底板為DBC墓板的模塊，散熱器表面必須平整、光潔，采用絲網印刷或圓輥滾動的方法涂敷一薄層導熱硅脂后，使兩者均勻壓接。

　　在為IGBT模塊安裝散熱器時，每個螺釘需按說明書中給出的力矩擰緊。力矩不足會導致熱阻增加或運動中出現(xiàn)螺釘松動現(xiàn)象。僅安裝一個IGBT模塊時，應將其裝在散熱器中心位置，使熱阻最小。安裝幾個IGBT模塊時，應根據(jù)每個模塊的發(fā)熱情況留出相應的空間，發(fā)熱大的模塊應留出較多的空間。兩點安裝緊固螺絲時，緊固第一個和第二個螺絲時力矩為額定力矩的1/3，然后反復多次緊固，使其達到額定力矩。四點安裝和兩點安裝類似。緊固螺絲時，以1/3額定力矩依次對角緊固，然后反復多次，使其達到額定力矩。

　　使用帶紋路的散熱器時，應使IGBT長的，方向順著散熱器的紋路，以減小散熱器的變形。兩只模塊在一個散熱器上安裝時，使其按短的方向并排擺放，中間留出足夠的距離，主要目的是風機散熱時減少熱量疊加，容易散熱，最大限度發(fā)揮散熱器的效率。二是模塊端子的連接應有利于減小雜散電感，尤其是高頻使用時更為重要。在連接器件時，主端子電極間不能有張力和壓力作用，連接線（條）必須滿足應用要求，以免因電極端子發(fā)熱在模塊上產生過熱。

　　電平錯位IGBT軟開關設計：

　　近年來隨著電力電子技術的發(fā)展，對直流變換裝置的要求越來越高，尤其是在高壓大功率應用場合。為了減小高壓大功率變換器中開關功率器件的電壓應力，提出了三電平直流變換器的方案，該方法可使開關管的電壓應力是直流輸入電壓的一半。

　　為了提高三電平直流變換器的動態(tài)性能和靜態(tài)性能，同時減小輸出濾波器的體積、重量和造價，則希望三電平直流變換器的工作頻率越高越好。但是，由于開關功率器件的非理想特性，通常開關功率器件是在電壓不為零的情況下開通，在電流不為零的情況下關斷，這種開關過程稱為硬開關過程。在硬開關狀態(tài)下工作的功率變換器，隨著開關頻率的上升，一方面開關功率器件的開關損耗會成正比地增大，使電路的效率大大降低，處理功率的能力大幅度減??；另一方面，過高的du/出和出/dt會產生越來越嚴重的電磁干擾（EMI）。為克服三電平直流變換器在硬開關狀態(tài)下工作的諸多問題，提出了各種各樣的軟開關技術，以達到在提高功率變換器開關頻率的同時，降低開關損耗和減少由開關引起的EMI。

　　三電平直流變換器

　　三電平直流變換器的基本電路如圖1所示。電容CD1和CD2的容量相等，并且很大，它們的電壓均為輸入直流電壓的一半，即UD1＝UD2＝Ui/2。VD5和VD6為鉗位二極管，通過控制4只開關管VT1~VT4，在A、B兩點得到了一個幅值為Ui/2的交流方波電壓UAB。經過高頻變壓器和輸出整流橋后，在C、D兩點得到幅值為Ui/（2N）的直流脈沖電壓，再經過輸出濾波后得到直流輸出電壓Uo。N是變壓器的原副邊匝數(shù)比。通過調節(jié)UCD的占空比，就可以調節(jié)輸出電壓Uo。

　　圖1 基本的三電平直流變換圖

　　目前相關文獻已提出了幾種軟開關三電平直流變換器，大體上可分為兩類：零電壓開關三電平直流變換器和零電壓零電流開關三電平直流變換器。零電壓開關三電平直流變換器是在直流變換器的基礎上，外加了變換電感和電容。如圖2所示，C1、C2、C3、C4是開關管的結電容，LIK是變換電感，由外部電感和變壓器的漏感組成。零電壓開關三電平直流變換器利用結電容Cl、C2、C3、C4實現(xiàn)各開關管的零電壓關斷；通過儲存在變換電感LIK中的能量對結電容充放電，使相應的結電容兩端電壓達到零，借此來實現(xiàn)開關管的零電壓開通。該電路的優(yōu)點是：

　　①電路拓撲結構簡單。

　?、谪撦d波動不大時，基本上實現(xiàn)了零電壓開關。

　　③開關管的電壓應力是直流輸入電壓的一半。

　　該電路的缺點是：

　?、匐m然開關管VT1和VT4利用折算到變壓器原邊的輸出濾波電感（其數(shù)值很大）和變換電感很容易實現(xiàn)零阡關，但是VT2和VT3只能利用變換電感來實現(xiàn)零電壓開關。由于變換電感一般較小，在負載較小時其能量不足以實現(xiàn)零電壓開類。慈母考

　?、谠诹銧顟B(tài)時，一次側不向負載提供能量，但一次側有環(huán)流存在，在開關管和變壓器的原邊繞組中將產生通態(tài)損耗，影響了功率變換器的效率。

　　圖2 零電壓開關三電平直流變換器

　　為了克服電路中當負載較輕時變換電感LIK中的能量不足以實現(xiàn)內部開關管的零電壓關的問題，提出了寬負載范圍零電壓開關三電平直流變換器，如圖3所示。電路中增加了由電容CA1、CA2和電感LAK組成的輔助變換電路。該電路通過開關管的結電容實現(xiàn)開關管的零電壓關斷。當負載較輕時，儲存在變換電感LIK中的能暈較少，不足以實現(xiàn)內部開關管的軟開通。該電路通過輔助變換電路，利用輔助變換電感LAK中的能量幫助變換電感LIK對結電容進行充放電，使VT2和VT3兩端電壓達到零，借此來實現(xiàn)內部開關管的零電壓開通。該電路的優(yōu)點是：

　　圖3 寬負載范圍零電壓開關三電平直流變換器

　　①克服了內側開關管在負載較輕時不能實現(xiàn)軟開通的缺點，在相當寬的負載范圍內，均可實現(xiàn)開關管的零電壓開關。

　?、陂_關管的電壓應力是直流輸入電壓的一半。

　　該電路的缺點是：

　　①在零狀態(tài)時一次側環(huán)流仍然存在，影響了功率變換器的效率。

　?、谳o助變換電路的增加，尤其是輔助變換電感LAK的增加，導致了環(huán)流能量的增加，因此造成了通態(tài)損耗的增加，降低了功率變換器的效率。

　　為了消除零電壓開關三電平直流變換器零狀態(tài)時變壓器原邊存在的環(huán)流，提出了幾種零電壓零電流開關三電平直流變換器電路，如圖4（a）所示。這個電路和零電壓開關三電平直流變換器的主要差別在于：增加了聯(lián)結電容Css以及在變壓器二次繞組中增加了輔助開關SAUX和鉗位電容CAUX，聯(lián)結電容Css分別將外側管VT1、VT4和內側管VT2、VT3的開關過程連接起來。在變換器穩(wěn)態(tài)工作時，電容Css的電壓恒為Ui/2。輔助開關SAUX和鉗位電容CAUX使變壓器一次側電流復位為零，以實現(xiàn)內側開關管的零電流開關。外側開關管VT1和VT4利用結電容Cl和C4實現(xiàn)了零電壓關斷；利用漏感和輸出電感中的能量對結電容Cl和C，進行充放電，使VT1和VT4兩端電壓達到零，借此實現(xiàn)外側開關管的零電壓開通。當變換器處于零狀態(tài)時，輔助開關SAUX接通，鉗位電容CAUX兩端的電壓反映到變壓器的一次繞組上并加在漏感Ln（的兩端，變壓器一次側的電流以斜率NUAIJX/LrK（N為變壓器變比，UATJX為鉗位電容CAUX兩端的電壓）線性下降到零，’借此來實現(xiàn)內側開關管的零電流開關。同時由于一次側電流為零，不能提供負載電流，此時負載的能量由鉗位電容CAUX來提供。該電路的優(yōu)點是：

　?、僭诤軐挼呢撦d范圍內，實現(xiàn)了外側開關管的零電壓開關和內側開關管的零電流開關，且不受負載范圍和輸入電壓的影響。

　　②消除了零狀態(tài)時變壓器一次側存在的環(huán)流，減少了通態(tài)損耗，提高了功率變換器的效率。

　　③開關管的電壓應力是直流輸入電壓的一半。

　　該電路的缺點是：增加了輔助開關，電路較復雜。

　　目前提出的另外一種零電壓零電流開關三電平直流變換器電路如圖4（b）所示。它采用了阻斷電容CB作為阻斷電壓源，使變壓器一次側電流在零狀態(tài)時減小到零，從而實現(xiàn)內側開關管的零電流開關。在零狀態(tài)時，由于一次側電流減小，不足以提供負載電流，此時輸出整流管VDZ2和VD23同時導通，使變壓器一、二次側電壓均為零，因此阻斷電容CB的電壓全部加在飽和電感和漏感兩端，使一次側電流很快減小到零。利用結電容C1和C4實現(xiàn)了外側開關管的零電壓關斷；利用漏感和輸出電感中的能量對結電容C1和C4進行充放電，使VT1和VT4兩端電壓達到零，借此實現(xiàn)外側開關管的零電壓開通。

　　為了防止一次側電流在零狀態(tài)時減小到零后繼續(xù)反方向流動，必須切斷一次側電流的反—向通路，在變壓器一次電路中串入一個飽和電感Ls。在零狀態(tài)時，飽和電感工作在線性狀態(tài)，防止一次電流反向流動。在“十l”狀態(tài)和“-1”狀態(tài)時，飽和電感工作在飽和狀態(tài)。該電路有兩個缺點：

　?、亠柡碗姼袚p耗較大，限制了開關頻率的提高。

　?、陲柡碗姼休^難設計，容易導致較大的占空比丟失。

　　為此提出了另外一種零電壓零電流開關三電平直流變換器電路，如圖4（c）所示。為了防止變壓器一次側電流在零狀態(tài)時減小到零后繼續(xù)反方向流動，在VT2和VT3支路中分別串人二極管VD2和VD3，消除了加入飽和電感后帶來的負作用。

　　由以上的分析可以看出，零電壓開關三電平直流變換器在負載較小時不足以實現(xiàn)內側開關管的零電壓開關，而且在零狀態(tài)時變壓器一次側存在環(huán)流，降低了變換器的效率。寬負載范圍零電壓開關三電平直流變換器雖然克服了內側開關管在負載較輕時不能實現(xiàn)軟開通的缺點，但是在零狀態(tài)時變壓器一次側環(huán)流仍然存在。零電壓零電流開關三電平直流變換器在很寬的負載范圍內，不僅實現(xiàn)了所有開關管的零電流開關，使之不受負載范圍和輸入電壓的影響，而且消除了零狀態(tài)時變壓器—在的環(huán)流，提高了變換器的效率。因此，在三電平直流變換器軟開關技術中，零電壓零電流開關三電平直流變換器將成為研究熱點，并將應用于工程實踐中。