產(chǎn)品詳情
917725-001 AMAT物美價廉速來
采用此控制策略的半橋也稱為雙有源半橋［2，3］。此控制策略與傳統(tǒng)的移相全橋拓撲類似，區(qū)別在于移相的兩個橋臂分布在變壓器的原副邊。此拓撲中，變壓器的漏感是中間儲能元件。原副邊半橋各產(chǎn)生一個占空比為50%的方波，通過調(diào)節(jié)輸出兩個橋之間的移相來控制變壓器漏感的能從而調(diào)節(jié)輸出電壓。此拓撲可實現(xiàn)全負載范圍的軟開關(guān)，同時輸出又能獲得同步整流。其缺點是：循環(huán)能非常大，輸出電流紋波大。為了改善輸出電流紋波大的缺點，移相ZVS半橋電路被提出［4］。13 脈沖移位PWM 控制
文獻［5］提出脈沖移位PWM 控制策略。上管下降沿與下管前沿互補，脈寬相同?？蓪崿F(xiàn)下管的ZVS開通，上管仍然是硬開關(guān)。其優(yōu)點是：可減少部分開關(guān)損耗；變壓器不存在直流偏磁；整流管電壓應(yīng)力對稱；寬范圍輸入上優(yōu)于不對稱半橋。增加輔助電路可實現(xiàn)上管的ZVS［6］。
14 不對稱脈沖PWM 控制
文獻［7］提出不對稱脈沖PWM 控制，其下管下降沿與上管的前沿互補，上管可實現(xiàn)ZVS只要設(shè)計的占空比較小，無需其它措施即使工作在較高頻率下開關(guān)損耗也很小。變壓器直流偏磁，除占空比端點外，偏磁電流小于不對稱半橋。寬范圍適用性優(yōu)于傳統(tǒng)的不對稱半橋。低壓大電流的應(yīng)用場合有一定的優(yōu)勢。
2 緩沖型軟開關(guān)對稱PWM 控制策略
對稱控制半橋變換器磁心雙向磁化，利用率高，且不存在偏磁?？刂品奖?，控制特性線性。功率管上電壓應(yīng)力低，適用于高輸入電壓場合，但此種半橋變換器較難實現(xiàn)軟開關(guān)，變換器效率難以得到提高。
21 對稱PWM 控制ZVS半橋變換器
文獻［8］提出一種對稱PWM 控制ZVS半橋變換器（見圖2），其與傳統(tǒng)半橋電路相比，對稱PWM 控制的ZVS直流變換器增加了一個由輔助開關(guān)管和一個二管組成的支路。其主開關(guān)管不僅工作在對稱狀態(tài)，而且下管和輔助開關(guān)管可在全負載范圍內(nèi)實現(xiàn)ZVS，上管也能在寬負載范圍內(nèi)實現(xiàn)ZVS，引起的附加損耗很小。該變換器器件所受應(yīng)力小，可靠性高，其更適合采用MOSFET做開關(guān)管，較少應(yīng)用于高電壓、大功率場合。該變換器需要利用諧振電感的儲能來實現(xiàn)開關(guān)管的ZVS，增大諧振電感能擴大上管ZVS范圍，但會使占空比丟失嚴重，設(shè)計諧振電感時須權(quán)衡考慮實現(xiàn)上管ZVS和減小占空比丟失［9］。致力于提供幫助功率管理、安全、可靠與高性能半導體技術(shù)產(chǎn)品的領(lǐng)先供應(yīng)商美高森美公司（Microsemi Corporation，紐約納斯達克交易所代號：MSCC） 宣布提供新一代工業(yè)溫度碳化硅（silicon carbide，SiC）標準功率模塊，它們是用于要求高性能和高可靠性的大功率開關(guān)電源、馬達驅(qū)動器、不間斷電源、太陽能逆變器、石油勘探和其它大功率、高電壓工業(yè)應(yīng)用的理想選擇。該功率模塊系列還提供了更寬的溫度范圍，以期滿足下一代功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)對更高的功率密度、工作頻率和效率的要求。
與硅材料相比，SiC技術(shù)提供了更高的擊穿場強度和更好的熱傳導率，從而實現(xiàn)了參數(shù)性能特性改進，包括零反向恢復、不受溫度影響的特性、更高的工作電壓和更高的工作溫度，以實現(xiàn)全新的性能、效率和可靠性水平。
美高森美功率模塊產(chǎn)品集團經(jīng)理Philippe Dupin稱：“我們應(yīng)用在功率半導體集成和封裝領(lǐng)域的廣泛的專業(yè)技術(shù)，提供下一代碳化硅功率模塊系列，這些器件具有出色的性能、可靠性和綜合質(zhì)水平。我們的新模塊還使得設(shè)計人員能夠縮減系統(tǒng)尺寸和重，同時降低體系統(tǒng)成本?！?/span>
關(guān)于新的SiC模塊
美高森美新的工業(yè)溫度SiC功率模塊具有多種電路拓撲，并且集成在較小的封裝內(nèi)。新模塊產(chǎn)品系列中的大多數(shù)產(chǎn)品使用氮化鋁（aluminum nitride，AIN）襯底，來實現(xiàn)與散熱器的隔離，從而改善了至散熱系統(tǒng)的熱傳遞。
其它特性包括高速開關(guān)、低開關(guān)損耗、低輸入電容、低驅(qū)動要求、小尺寸和小寄生電感，能夠?qū)崿F(xiàn)高頻率、高性能、高密度和節(jié)能的電力系統(tǒng)。
新工業(yè)溫度模塊系列包括以下參數(shù)和器件：
? 1200V升壓斬波電路（boost chopper），額定電流為50至100A （器件編號：APT100MC120JCU2和APT50MC120JCU2）
? 1200V相臂 （phase leg） 結(jié)構(gòu)，額定電流為40至200A （器件編號：APTMC120AM08CD3AG、APTMC120AM20CT1AG和 APTMC120AM55CT1AG）
? 600V中性點箝位結(jié)構(gòu)，專用于太陽能或UPS應(yīng)用的三逆變器，額定電流為20至160A （器件編號：APTMC60TLM14CAG、APTMC60TLM20CT3AG、APTMC60TLM55CT3AG和APTMC60TL11CT3AG）
? 中性點箝位結(jié)構(gòu)，600V1200V混合電壓，額定電流為20至50A （器件編號：APTMC120HRM40CT3G和APTMC120HR11CT3G）
美高森美的SiC產(chǎn)品組合包括分立和模塊封裝的肖特基二管，以及標準和定制配置的采用SiC肖特基二管和IGBT或MOSFET晶體管組合的功率模塊。
供貨
美高森美以短交貨周期提供工業(yè)溫度SiC標準功率模塊樣品。 要了解更多的信息，請聯(lián)絡(luò)當?shù)孛栏呱拦句N售代表。中國低壓斷路器行業(yè)是一個市場發(fā)展相對成熟的行業(yè)，具有競爭充分、生產(chǎn)企業(yè)眾多等特點，該行業(yè)目前處于跨國公司與本土企業(yè)共存的競爭格局。低壓斷路器行業(yè)前10家企業(yè)所占整體市場份額在55~60%之間。
研究發(fā)現(xiàn)這個市場的參與者可以按照市場規(guī)模分為以下3個集團：
?。?）處于一集團的公司是：Schneider和ABB，這兩家廠商2010年銷售額共計97億，占據(jù)體市場近3成的份額，是中國低壓斷路器領(lǐng)域的品牌大鱷，地位難以撼動。
?。?）處于二集團的公司是以正泰、常熟開關(guān)，西門子等為代表的“億元廠商”。
?。?）以上海益、常州凱隆代表的“億元以下的小型廠商”位于三大陣營。
展望未來：
認為低壓斷路器市場經(jīng)歷了2011年良好的增長，隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)實施以及新能源行業(yè)的發(fā)展，未來幾年將保持穩(wěn)定的增長。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
?。?）智能電網(wǎng)建設(shè)大規(guī)模鋪開帶來的新增需求
智能電網(wǎng)的建設(shè)在2020年之前分三個階段實施，一個階段為2009-2011年，主要是研究和試點；二個階段是2011-2015年，智能電網(wǎng)將大規(guī)模實施；三階段是2016-2020年，實現(xiàn)整體的完善和提升。
目前，國家電網(wǎng)公司正在加緊制定的中國智能電網(wǎng)技術(shù)標準近200項。規(guī)劃和標準的推出，使智能電網(wǎng)的建設(shè)進入行程，這些將給中、高端低壓斷路器帶來巨大的需求。
?。?）制造業(yè)的投資拉動未來增長
制造業(yè)是低壓電器行業(yè)的重點應(yīng)用領(lǐng)域，也是節(jié)能減排十大重點工程領(lǐng)域之一。中國制造業(yè)由于節(jié)能指標的壓力，其對節(jié)能型控制及智能型配電電器產(chǎn)品將保持旺盛需求。
（3）風能、太陽能等新能源對中、高端低壓斷路器帶來巨大的需求
哥本哈根會議后新能源投資成為世人矚目的焦點。新能源、低碳經(jīng)濟成為電氣設(shè)備行業(yè)的主要方向。新能源的大力開發(fā)將對高效穩(wěn)定的中、高端低壓電器產(chǎn)品構(gòu)成較大需求。3-5年內(nèi)對低壓電器元件的需求預(yù)計會大幅增加。風力發(fā)電和光伏發(fā)電的逆變控制系統(tǒng)和并網(wǎng)技術(shù)等一批核心、關(guān)鍵技術(shù)有待突破，這也是低壓電器行業(yè)今后拓展的一個方向。
1 引言
80年代問世的絕緣柵雙性晶體管igbt是一種新型的電力電子器件，它綜合了gtr和mosfet的優(yōu)點，控制方便、開關(guān)速度快、工作頻率高、安全工作區(qū)大。隨著電壓、電流等的不斷提高，igbt成為了大功率開關(guān)電源、變頻調(diào)速和有源濾波器等裝置的理想功率開關(guān)器件，在電力電子裝置中得到非常廣泛的應(yīng)用。
隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的高頻大功率化的發(fā)展，開關(guān)器件在應(yīng)用中潛在的問題越來越凸出，開關(guān)過程引起的電壓、電流過沖，影響到了逆變器的工作效率和工作可靠性。為解決以上問題，過電流保護、散熱及減少線路電感等措施被積采用，緩沖電路和軟開關(guān)技術(shù)也得到了廣泛的研究，取得了迅速的進展。本文就針對這方面進行了綜述。
2 igbt的應(yīng)用領(lǐng)域
21 在變頻調(diào)速器中的應(yīng)用［3］
spwm變頻調(diào)速系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。主回路為以igbt為開關(guān)元件的電壓源型spwm逆變器的標準拓撲電路，電容由一個整流電路進行充電，控制回路產(chǎn)生的spwm信號經(jīng)驅(qū)動電路對逆變器的輸出波形進行控制;變頻器向異步電動機輸出相應(yīng)頻率、幅值和相序的三相交流電壓，使之按一定的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向運轉(zhuǎn)。
22 在開關(guān)電源中的應(yīng)用［5］
圖2為典型的ups系統(tǒng)框圖。它的基本結(jié)構(gòu)是一套將交流電變?yōu)橹绷麟姷恼髌骱统潆娖饕约鞍阎绷麟娫僮優(yōu)榻涣麟姷哪孀兤?。蓄電池在交流電正常供電時貯存能且維持正常的充電電壓，處于“浮充”狀態(tài)。一旦供電超出正常的范圍或中斷時，蓄電池立即對逆變器供電，以保證ups電源輸出交流電壓。
ups逆變電源中的主要控制對象是逆變器，所使用的控制方法中用得為廣泛的是正弦脈寬調(diào)制（spwm）法。
23 在有源濾波器中的應(yīng)用［6］
并聯(lián)型有源濾波系統(tǒng)的原理圖如圖3所示。主電路是以igbt為開關(guān)元件的逆變器，它向系統(tǒng)注入反向的諧波值，理論上可以完全濾除系統(tǒng)中存在的諧波。與變頻調(diào)速器不同的是，有源濾波器pwm控制信號的調(diào)制波是需要補償?shù)母鞔沃C波的合成波形，為了能確的反映出調(diào)制波的各次諧波成分，必須大大提高載波的頻率。這對開關(guān)器件的開關(guān)頻率也提出了更高的要求。3 igbt應(yīng)用中的常見問題分析
顯然，igbt是作為逆變器的開關(guān)元件應(yīng)用到各個系統(tǒng)中的，常用的控制方法是pwm法。理論上和事實上都已經(jīng)證明，如果把pwm逆變器的開關(guān)頻率提高到20khz以上，逆變器的噪聲會更小，體積會更小，重會更輕，輸出電壓波形會更加正弦化，可見，高頻化是逆變技術(shù)發(fā)展方向［1］。但是通常的pwm逆變器中，開關(guān)器件在高電壓下導通，在大電流下關(guān)斷，處于強迫開關(guān)過程，在高開關(guān)頻率下運行時將受到如下一系列因素的限制：
?。?） 產(chǎn)生擎住效應(yīng)或動態(tài)擎住效應(yīng)
igbt為四層結(jié)構(gòu)，使體內(nèi)存在一個寄生晶閘管，等效電路如圖4所示。在npn管的基與發(fā)射之間存在一個體區(qū)短路電rs，p型體區(qū)的橫向空穴流會產(chǎn)生一定的壓降，對j3來說相當于一個正偏置電壓。在規(guī)定的范圍內(nèi)，這個正偏置電壓不大，npn管不會導通。當ic大于一定程度時，該正偏置電壓足以使npn管開通，進而使npn和pnp管處于飽和狀態(tài)，于是寄生晶閘管開通，柵失去控制作用，即擎住效應(yīng)，它使ic增大，造成過高的功耗，甚至導致器件損壞。溫度升高會使得igbt發(fā)生擎住的icm嚴重下降［2］。
在igbt關(guān)斷的動態(tài)過程中，如果dvcedt越高，則在j2結(jié)中引起的位移電流cj2dvcedt越大，當該電流流過體區(qū)短路電阻rs時，可產(chǎn)生足以使npn晶體管開通的正向偏置電壓，滿足寄生晶閘管開通擎住的條件，形成動態(tài)擎住效應(yīng)。溫度升高會加重igbt發(fā)生動態(tài)擎住效應(yīng)的危險。
?。?） 過高的didt會通過igbt和緩沖電路之間的線路電感引起開關(guān)時的電壓過沖
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邢臺鋼鐵有限責任公司
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邯鄲鋼鐵股份有限公司
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