對于IGCT重觸發閾值設置的研究
3 IGCT實現重觸發的原理
為避免IGCT電壓源型逆變器在負載電流由反并聯二極管向GCT換流過程中,因GCT觸發不充分而出現器件損壞,需在驅動電路中設計相應
的重觸發功能。
3.1 驅動板中重觸發的實現
在反并聯二極管導通過程中,GCT的門-陰極電壓uGK為負;電流由反并聯二極管向GCT切換時,uGK變正。利用此特點可由驅動板自動實現重觸發功能。由于所選取的電壓是變化的,閾值是大于零的一個具體數值,故在驅動板中設置了比較電路,通過檢測電路來檢測uGK,當uGK變化時引起輸出信號GPIN翻轉,繼而驅動板發出內部重觸發指令,uGK檢測電路實現原理如圖4所示。本文引用地址:http://www.104case.com/article/175759.htm
3.2 影響重觸發功能正常實現的因素
由于IGCT生產的工藝和批次不同,使得其內部寄生二極管參數也不同。因其參數無法準確測量,故當檢測電路對uGK進行檢測時,若不能正確設置閾值,將會出現多次重觸發(閾值太小)或應當發出重觸發時沒有發出(閾值太大)。以上兩種情況均會出現不利后果:第一種情況時,由于重觸發的機理與正常開通相同,必將會增大功率消耗,可能出現驅動板損壞;第二種情況時,可能導致IGCT器件損壞。可見,若想正確實現重觸發,需合理設置閾值。
4 內部重觸發的設置
為實現正確的內部重觸發,可通過實驗的方法得到內部重觸發的閾值。
4.1 實驗環境搭建
為模擬電壓源型逆變器由反并聯二極管向GCT的換流過程,采用振蕩電路實現測試,其原理圖如圖5所示,R=500 Ω,C=500μF,L=500 μH,VT1為IGCT,VD2為二極管,uC為50~300 V可調。
4.2 實驗結果及分析
圖6a為閾值設為10 V時的波形。當主電流過零時(主電流方向由IGCT導通變為反并聯二極管續流方向),uGK發生變化,同時GP信號發生跳變,即發出一個重觸發信號;當主電流為負時,GK信號不振蕩,GP信號跳變后保持不變。直到下一個過零點時(主電流方向由反并聯二極管續流變為IGCT導通方向),重觸發信號發生跳變。圖6b為閾值設為9.7 V的波形,可見,當主電流為負時,出現多次強觸發。
可見,若閾值設置不合理,使器件強開通,導致GCT反并聯二極管反壓,使GK結反偏截止。在GK結截止過程中,GK結電壓發生振蕩,且振蕩幅值超過GK內部重觸發閾值,使驅動板誤認為電流將從二極管換流至GCT,從而發出內部重觸發動作,如此反復動作,勢必會增加功耗,造成驅動板損壞。若應當發出重觸發信號而未發出時,將會導致器件損壞。
5 結論
作為一種新型大功率半導體器件,集成門極換流晶閘管將在高壓大功率方面具有廣闊的應用前景。當其應用于電壓源型逆變器時,在電流由反并聯二極管向門極換流晶閘管轉移過程中,由于門極換流晶閘管器件的特殊性,需對門極換流晶閘管進行重觸發。這里通過對集成門極換流晶閘管重觸發機制的研究,指出了通過驅動板實現重觸發的原理,并提出一種設置重觸發閾值的實驗方法,從而提高了集成門極換流晶閘管應用的安全性,避免在使用過程中出現器件的損壞。
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