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ABB变频器温度上升对IGBT参数有什么样的影响

日期:2019-06-24 16:21
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摘要:
   ABB变频器温度上升包含两个意思:一是IGBT中的电磁场能量转化为热能,主要由于器件中的电阻热效应;一是器件发热与外部冷却之间的相互作用,发生的热量如果不能及时散发出去,即散发能力不够,则使温度上升。

   ABB变频器温度上升,IGBT中的两个晶体管的放大系数α1和α2均增大,该两个晶体管构成一个寄生晶闸管。借助于IGBT等效电路图,开通过程为:当给栅极加压Vg,产生Ig,则MOSFET开通,产生I1,I1为PNP的基极电流,开通PNP,产生I2,I2为NPN提供基极电流,产生I3,使整个IGBT**开通。I1、I2和I3构成IGBT开通后的全部电流,其中I2为主要部分。当温度上升,α1和α2上升,使α1+α2→1,将使寄生晶闸管出现“闭锁效应”,而使IGBT一直导通,即使Vg去掉,I1=0,由于该闭锁效应,PNPN导通,开关失效。因此,温度上升, 增加,使得重复开断的通态电流下降。图4为SKM600GB126D 型IGBT的通态电流IC随温度变化的曲线。从图中可以看到,随温度升高,电流下降,且在800C之后,电流下降非常迅速。

   在一台实际的160kW三电平变频器中,温升试验中发生的IGBT失效现象说明该问题:该变频器所选的IGBT型号为SKM600GB126D,工频下重复可关断电流为600A。该变频器起动后,带满载运行,额定电流为315A。起动稳定后的50分钟运行一切正常,随着运行时间的增加,IGBT壳温从300C上升到1200C,装置发生过流保护。分析其原因:当IGBT壳温达到1200C以后,*大重复可关断电流值发生变化(约为250A),驱动开关发生失效,直流母排中点电压平衡破坏,造成直通过流,器件保护。一般解决该问题的主要措施有:

(1)减小器件的发热,选择适当的IGBT参数;

(2)加强散热,主要从冷却结构和方式中寻找*优结构和方式;

(3)降低开关频率,在开关频率为1k以上,开关损耗超过总损耗的一半;

(4)缩短开通和关断时间,也是为了减小开关损耗,但要注意,di/dt和 dv/dt的升高,引起另外的器件失效机理;

(5)降低谐波分量。谐波分量不转化为有功,但增加器件内部电阻损耗。


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