第3章驱动电机控制系统的认知

3.4.1、结构>>功率变换器>>结构

功率变换器是连接电源和电动机绕组的开关部件。通过它将电源能量送入电机,也可将电机内的磁场储能反馈回电源,其功率变换电路所用的开关部件有:1.绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或SCR(可控硅);2.续流二极管3.散热板

IGBT和IGBT模块

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),绝缘栅双极型晶体管,是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低,载流密度大,但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小,开关速度快,但导通压降大,载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点,驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。 IGBT模块是由IGBT(绝缘栅双极型晶体管芯片)与FWD(续流二极管芯片)通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品;封装后的IGBT模块直接应用于变频器、UPS不间断电源等设备上; IGBT模块具有节能、安装维修方便、散热稳定等特点;当前市场上销售的多为此类模块化产品,一般所说的IGBT也指IGBT模块;随着节能环保等理念的推进,此类产品在市场上将越来越多见;同时,IGBT是能源变换与传输的核心器件,俗称电力电子装置的“CPU”,作为国家战略性新兴产业,在轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车与新能源装备等领域应用极广。

续流二极管

“续流二极管”由于在电路中起到续流的作用而得名,一般选择快速恢复二极管或者肖特基二极管来作为“续流二极管”,它在电路中一般用来保护元件不被感应电压击穿或烧坏,以并联的方式接到产生感应电动势的元件两端,并与其形成回路,使其产生的高电动势在回路以续电流方式消耗,从而起到保护电路中的元件不被损坏的作用。 大电感负载(电机线圈)在通过电流时,会在其两端产生感应电动势。当电流消失时,其感应电动势会对电路中的元件产生反向电压,当反向电压高于元件的反向击穿电压时,会使元件如三极管、晶闸管、IGBT等造成损坏。 续流二极管都是并联在大电感负载(电机线圈)的两端,所以在这些反向电压通过续流二极管和线圈构成的回路做功,将电压(电流)消耗掉,从而保护了电路中的其它原件的安全。 其中在驱动电机控制电路中,续流二极管还作为整流二极管使用,将驱动电机输出的交流电整流为直流电,输送至动力蓄电池,为动力蓄电池充电,如上图所示。