【正文】 IGBT的保護功能，并有較強的抗干擾性。3）在關(guān)斷過程中，為盡快抽出IGBT內(nèi)部PNP管中的存儲電荷，應(yīng)施加負(fù)偏壓，其值受G，E極間最大反向耐壓的限制，在本系統(tǒng)中為5V。 IGBT驅(qū)動電路的基本要求1）加在IGBT柵極G和射極E之間，用來開通和關(guān)斷IGBT的柵極驅(qū)動電壓的正、負(fù)脈沖，應(yīng)以足夠陡的上升沿和下降沿，使IGBT開關(guān)時間短，開關(guān)損耗小。如圖23所示，除和集一射極最大允許電壓邊界外，另一邊界對應(yīng)于允許的功耗。引發(fā)擎住效應(yīng)的原因，可能是集電極電流過大（靜態(tài)擎住效應(yīng)），也可能是duCE/dt過大（動態(tài)擎住效應(yīng)），溫度升高也會加重發(fā)生擎住效應(yīng)的危險。（5） 與電力MOSFET和GTR相比，IGBT的耐壓和通流能力還可以進一步提高，同時可保持開關(guān)頻率高的特點。有關(guān)資料表明，在電壓1KV以上時，IGBT的開關(guān)損耗只有GTR的1/10，與電力MOSFET相當(dāng)。（2） 最大集射極間電壓UCES 這是由器件內(nèi)部的PNP晶體管所能承受的擊穿電壓所確定的。特別值得一提的是，隨著溫度的增高，IGBT的正向壓降反而略有下降，并且還可以在某個特定的通態(tài)電流下，隨著溫度的變化，其通態(tài)正向壓降保持基本不變。過后開始從=下降，由于感性負(fù)載的的作用，在上升過程中會產(chǎn)生電壓過沖，這段時間稱為電壓上升時間。此時，開始下降，在時間內(nèi)下降到飽和電壓。當(dāng)柵極電壓由這個負(fù)偏壓開始往正方向變化時，由于柵極電容有個充電過程，在經(jīng)過一段時間后，達到柵極開啟電壓，IGBT的集電極電流才有漏電流開始增加。IGBT的動態(tài)特性與其負(fù)載有關(guān)。圖23 IGBT的轉(zhuǎn)移特性曲線3)靜態(tài)開關(guān)特性IGBT的靜態(tài)開關(guān)特性曲線如圖24所示。在很小時，=。此時的稱為IGBT的擊穿電壓。達到飽和后的集電極發(fā)射極電壓成為IGBT飽和電壓，記為。當(dāng)IGBT用于逆變電路的開關(guān)狀態(tài)時，要求盡快越過這個區(qū)域，以便減小通態(tài)損耗。在此區(qū)域內(nèi)，由于很小，隨著的增加很小，且變化不大。 靜態(tài)特性IGBT的靜態(tài)特性主要包括輸出（伏安）特性、轉(zhuǎn)移特性和靜態(tài)開關(guān)特性。同時，由于采用MOS柵，其控制電路的功耗小，導(dǎo)通和關(guān)斷時的靜態(tài)功耗也很小，只是在狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中存在一定的動態(tài)損耗。由于電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，使得調(diào)制電阻減小，這樣高耐壓的IGBT也具有很小的通態(tài)壓降。這樣使得IGBT導(dǎo)通時由注入?yún)^(qū)向N基區(qū)發(fā)射少子，從而對漂移區(qū)電導(dǎo)率進行調(diào)制，使得IGBT具有很強的流通能力。從IGBT問世以來得到了廣泛的應(yīng)用，發(fā)展很快。 功率器件的選擇通過對各種功率器件的分析，對于本次15kVA逆變電源設(shè)計將選用IGBT場效應(yīng)晶體管作為逆變器用功率開關(guān)器件。它具有電壓控制和開關(guān)時間（約為300ns）極短的優(yōu)點。由于其開通狀態(tài)必須飽和，因此電流增益很低，往往要求驅(qū)動電路輸出很大的電流，使功率消耗增大，在20世紀(jì)80年代中期，它曾用于中小功率逆變器中，現(xiàn)在已經(jīng)基本不使用了。MOSFET的缺點是輸入阻抗高，抗靜電干擾能力差，承載能力和工作電壓比較低，多用于電壓為500V以下的低功率高頻開關(guān)逆變器。由于其工作頻率低，關(guān)斷電路復(fù)雜，效率低，功耗大，因此在PWM調(diào)制中產(chǎn)生的正弦波不夠完善，并且噪聲大。第2章 逆變功率器件的選擇 逆變器用功率開關(guān)器件介紹下面介紹當(dāng)前主要功率開關(guān)器件的特性及其應(yīng)用情況。 本課題的主要內(nèi)容和意義理解逆變電源的工作原理,確定系統(tǒng)主電路,確定系統(tǒng)驅(qū)動電路,設(shè)計系統(tǒng)的控制電路,要求設(shè)計出輸出電壓為三相380/220V，輸出頻率50Hz，容量15kVA，并設(shè)計出完善的保護功能裝置。它的基本功能是是使交流電能(AC)與直流電能(DC)(SCR、GTO、GTR、IGBT和功率MOSFET模塊等)開通和關(guān)斷作用,實現(xiàn)逆變的電能轉(zhuǎn)換裝置。其中，二次電源起著很重要的作用。從而可以看出電源技術(shù)的研究對國民經(jīng)濟的發(fā)展具有重大意義。 Short Protection第1章 緒論 課題背景電源設(shè)備廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究、經(jīng)濟建設(shè)、國防設(shè)施及人民生活等各個方面，是電子設(shè)備和機電設(shè)備的基礎(chǔ)，她與國民經(jīng)濟各個部門相關(guān)，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用得最為廣泛。關(guān)鍵詞：IGBT；逆變器；斬波電路；SPWM；短路保護 Designing of 15kVA Inverter PowerABSTRACT: This paper has designed a inverter power supply of volume 15kVA, working frequency 50HZ, based on that has analyzed the characteristic of IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). It was provided the working theory of DC Chopper and bridge type invert circuit. The inverter power supply first turn the 750 DC volt into 440 DC volt by Buck Converter, then The inverter control can invert 440 DC volt into 380/220 AC volt. The drive circuit of IGBT in the inverter was controlled by SPWM. The design of drive circuit and control circuit can make the inverter power supply working, There are introductions of design and chosen about every ponent, also shot circuit protection of IGBT was advanced.Keywords: IGBT。15kVA逆變電源設(shè)計直流斬波電路和三相全橋逆變電路的工作原理目 錄摘要 IABSTRACT II第1章 緒論 1 課題背景 1 現(xiàn)代逆變技術(shù) 1 本課題的主要內(nèi)容和意義 2第2章 逆變功率器件的選擇 4 逆變器用功率開關(guān)器件介紹 4 功率器件的選擇 5 IGBT的結(jié)構(gòu)特點和工作原理 5 IGBT的基本特性 6 IGBT的主要參數(shù) 9 IGBT的擎住效應(yīng)和安全工作區(qū) 10 IGBT驅(qū)動電路的基本要求 11 IGBT的保護方式 11 逆變電路的選擇 12 逆變電路的介紹 12 單相電壓型逆變電路 13 三相電壓型逆變電路 15 逆變電路的選擇 16第3章 系統(tǒng)主電路設(shè)計 18 系統(tǒng)的主電路設(shè)計及其工作原理 18 主電路的主要設(shè)計參數(shù) 18 系統(tǒng)組成 18 系統(tǒng)的主電路圖 19 系統(tǒng)的工作原理 20 主電路的參數(shù)設(shè)計 20 斬波器的設(shè)計 20 整流與逆變電路的設(shè)計 21第4章 控制電路設(shè)計 24 控制電路的設(shè)計 24（SPWM）的產(chǎn)生原理 24 SA8282特性特點 25 29 驅(qū)動電路的設(shè)計 30 EXB840功能介紹 30 驅(qū)動電路的設(shè)計 31第5章 保護電路設(shè)計 32 過流保護回路設(shè)計 32 產(chǎn)生原因及危害 32 過流保護電路 32 工作原理 33 泵升電壓保護回路設(shè)計 33 過（欠）壓保護回路的設(shè)計 33 過壓保護電路 33 緩沖吸收回路設(shè)計 34結(jié)束語 37參考文獻 38致謝 39附錄 系統(tǒng)電氣原理圖 4015kVA逆變電源設(shè)計摘要：本次設(shè)計的容量15kVA，頻率為50Hz的逆變電源，在分析以IGBT為主要器件的逆變器基礎(chǔ)上，給出了直流斬波電路和三相全橋逆變電路的工作原理。設(shè)計中說明了對各元件的參數(shù)計算和選擇，并且還提出了IGBT的保護電路方案。 SPWM。脈沖電源廣泛應(yīng)用于電焊、電鍍等行業(yè)，節(jié)省了大量的電能和原材料。3）平時把能量以某種形式儲存起來，使用時再變成電能供給負(fù)載，典型的器件就是人們常見的各種蓄電池，一般稱此為化學(xué)電源。 現(xiàn)代逆變技術(shù)逆變技術(shù)，逆變技術(shù)就是電力電子技術(shù)上的使直流變成交流(DC/AC)的一門技術(shù)， 是電力電子學(xué)四種變換技術(shù)中最主要的一種。1）按逆變器輸出交流的頻率分為：工頻（50—60Hz）、中頻（400H—幾十kHz）逆變和高頻（幾十kHz—幾MHz）逆變；2）按逆變器輸出交流能量的去向分為：無源逆變和有源逆變；3）按逆變器功率的流動方向分為：單向逆變和雙向逆變；4）按逆變器輸出電壓的波形分為：正弦波逆變和非正弦波逆變；5）按逆變器輸出電壓的電平分為：二電平逆變和多電平逆變；6）按逆變器輸出的交流的相數(shù)分為：單相逆變、三相逆變和多相逆變；7）按逆變器輸入與輸出的電氣隔離分為：非隔離型逆變、低頻鏈逆變和高頻鏈逆變；8）按逆變器輸入直流電源的性質(zhì)分為：電壓源逆變和電流源逆變；9）按逆變器的電路結(jié)構(gòu)分為：單端式逆變、推挽式逆變和全橋式逆變；10）按逆變器的功率開關(guān)管分為：大功率晶體管（GTR）逆變；晶閘管（SCR）逆變、可關(guān)斷晶閘管（GTO）逆變、功率場效應(yīng)管（MOSFET）逆變和絕緣柵雙極晶體管（IGBT）逆變；11）按逆變器的功率開關(guān)管工作方式分為：硬開關(guān)逆變、諧振式逆變和軟開關(guān)逆變；12）按逆變器的控制方式分為：脈寬調(diào)制（PWM）逆變、脈頻調(diào)制（PFM）逆變和數(shù)字逆變。3）高性能：立足于產(chǎn)品化設(shè)計，采用先進合理的控制策略，實現(xiàn)逆變電源的高效率、高可靠性、高品質(zhì)。其工作頻率不大于400Hz。其特點是開關(guān)速度快，安全工作區(qū)寬，熱穩(wěn)定性好，線性控制能力強，采用電壓控制，易于實現(xiàn)數(shù)控，因此常常作為開關(guān)器件實現(xiàn)電量的逆轉(zhuǎn)換。若采用多重達林頓晶體管提高增益，則開關(guān)時間增長，自身電壓降會增大。IGBT的最高電壓為1200V，最大電流為1000A，工作頻率高達1000kHz。它是全控型開關(guān)器件，通過數(shù)控技術(shù)控制IGBT的通斷，能有效地將輸入電壓與輸入電流保持同步，使功率因數(shù)等于1，從而減小了UPS整流器對市電電源的干擾。它既具有MOSFET管的通/斷速度快、輸入阻抗高、驅(qū)動功率小、熱穩(wěn)定性好和驅(qū)動電路簡單等優(yōu)點，又具有大功率雙極晶體管的容量大和阻斷電壓高的優(yōu)點。圖21（a）為IGBT的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，與MOSFET比較，IGBT是在MOSFET的漏極下又增加了一個注入?yún)^(qū)，因而形成了一個大面積的PN結(jié)（）。因此IGBT的驅(qū)動原理與電力MOSFET基本相同，它是一種場控器件，其開通和關(guān)斷是由柵極和發(fā)射極間的電壓uGE決定的，當(dāng)uGE為正且大于開啟電壓UGE(th)時，MOSFET內(nèi)形成溝道，并為晶體管提供基極電流進而使I