IGBT在UPS不間斷電源中的作用
來源:香蕉视频APP免费下载電氣 日期:2019-08-08 15:48 瀏覽量:次
IGBT在UPS不間斷電源中的作用。3KVA以上功率的在線式UPS幾乎全部采用IGBT作為逆變部分的功率器件,常用全橋式電路和半橋電路。在UPS電源中使用的功率器件有雙極型功率晶體管、功率MOSFET、可控矽和IGBT,IGBT既有功率MOSFET易於驅動,控製簡單、開關頻率高的優點。
IGBT在UPS不間斷電源中的作用
UPS電源的發展主要經曆了4個階段,將IGBT新技術應用於UPS領域,使得整機性能、效率、可靠性等都得到很大提升,為廣播電視、通訊等行業現代化設備的穩定運行提供了可靠的電力保障。在UPS不間斷電源係統中的主要模塊IGBT是電源係統關鍵的電子元器件,起到摯關重要的作用那這個模塊在UPS電源係統中的IGBT的驅動和放大的電路運行性能有以下4點:
1、IC17組成的光電隔離電路,光電隔離電路使得來自於接口的SPWM電壓信號的±15V電源與驅動放電電路中的電源進行隔離,應為驅動放大電路的±15V電源以IGBT發射極為基準。
2、兩個TL431及IC66B組成的SPWM脈衝自鎖電路,當驅動信號為高電平或低電平時,通過自鎖電路將脈衝電平進行鉗位,防止SPWM脈衝信號受到外界的幹擾,提高了驅動放大電路的抗幹擾能力。
3、三極管VT6及IC6A、IC6F組成的IGBT功率管過流保護電路,為了防止由於某種原因使得IGBT功率管過流,通過過流保護電路封鎖SPWM脈衝信號。
4、三極管VT9、VT8、VT7及MOS管MF6、MF5組成的IGBT脈衝驅動電路,為了防止由於某種原因使得IGBT功率管在±15V時快速開通,—15V時迅速關斷,防止逆變器橋出現“連通”現象。
IGBT在UPS中的應用情況
絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)是一種MOSFET與雙極晶體管複合的器件。據東芝公司資料,1200V/100A的IGBT的導通電阻是同一耐壓規格的功率MOSFET的1/10,而開關時間是同規格GTR的1/10。由於這些優點,IGBT廣泛應用於不間斷電源係統UPS的設計中。這種使用IGBT的在線式UPS電源具有效率高,抗衝擊能力強、可靠性高的顯著優點。
隨著UPS不間斷電源技術的發展和各國對電源輸入功率因數要求,采用PFC功率因數校正的UPS日益普及,PFC電路工作的基頻至少20KHZ,使用的濾波器電感和濾波電容的體積重量大大減少,不必加諧波濾波器就可使輸入功率因數達到0.99,PFC電路中常用IGBT作為功率器件,應用IGBT的PFC整流器是有效率高、功率容量大、綠色環保的優點。
UPS電源的充電器常用的有反激式、BOOST升壓式和半橋式。大電流充電器中可采用單管IGBT,用於功率控製,可以取得很高的效率和較大的充電電流。
UPS不間斷電源在使用過程中,經常受到容性或感性負載的衝擊、過負荷甚至負載短路等,以及UPS的誤操作,可能導致IGBT損壞。IGBT在使用時的損壞原因主要有以下幾種情況:
(1)過電流損壞
IGBT有一定抗過電流能力,但必須注意防止過電流損壞。IGBT複合器件內有一個寄生晶閘管,所以有擎住效應。當漏極電流大到一定程度時,這個正偏壓足以使NPN晶體管開通,進而使NPN和PNP晶體管處於飽和狀態,於是寄生晶閘管開通,門極失去了控製作用,便發生了擎住效應。IGBT發生擎住效應後,漏極電流過大造成了過高的功耗,最後導致器件的損壞。
(2)過電壓損壞
IGBT在關斷時,由於逆變電路中存在電感成分,關斷瞬間產生尖峰電壓,如果尖峰電壓過壓則可能造成IGBT擊穿損壞。
(3)橋臂共導損壞
在UPS電源中,逆變橋同臂支路兩個驅動必須是互鎖的,而且應該設置死區時間(即共同不導通時間)。如果發生共導,IGBT會迅速損壞。在控製電路應該考慮到各種運行狀況下的驅動問題控製時序問題。
(4)過熱損壞和靜電損壞
可通過降額使用,加大散熱器,塗敷導熱膠,強製風扇製冷,設置過溫度保護等方法來解決過熱損壞的問題。此外還要注意安裝過程中的靜電損壞問題,操作人員、工具必須進行防靜電保護。
文末總結:隻有合理運用IGBT,並采取有效的保護方案,才可能提高IGBT在UPS不間斷電源中的可靠性。有功率晶體管的導通電壓低,通態電流大的優點、使用IGBT成為UPS電源功率設計的首選,隻有對IGBT的特性充分了解和對電路進行可靠性設計,才能發揮IGBT的優點。
隨著新技術發展對供電質量需求的不斷提高,UPS電源經曆了多次技術變革,特別是將IGBT技術應用於UPS領域,使UPS發生了一次巨大的變革,使得整機性能發生了非常大的變化。
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