基于Simulink的IGBT缓冲电路的仿真研究

蔺满强 ，陈改霞

（1.天水电气传动研究所集团有限公司，甘肃 天水 741020；2.大型电气传动系统与装备技术国家重点实验室，甘肃 天水 741020）

绝缘栅双极型晶体管IGBT是Insulated Gate Bipolar transistor的缩写，是MOSFET和电力晶体管组合而成的新型复合器件，是具有驱动功率小、输入阻抗高、开关速率高、饱和压降低的电压型全控器件。IGBT是逆变器的主要功率器件，工作时共有开通、关断、通态、断态4种状态。在实际应用中，IGBT在通态时流过集电极的电流很大，但管压降很小，一般为2V左右；在断态时IGBT的集电极和发射极之间承受较大的电压，但漏电流很小；IGBT在开通和关断过程中，由于电路杂散电容和杂散电感的影响，IGBT可能同时承受过电压、过电流以及较大的du/dt、di/dt，对此需要采用缓冲电路对其进行抑制，以防止损坏器件。

1 逆变器中IGBT浪涌电压的成因及缓冲电路的种类

1.1 浪涌电压的形成原因及危害

如图1所示为IGBT关断时的集电极电流Ic和集电极与发射极之间电压Uce的动作波形，当IGBT由通态迅速关断时，集电极电流Ic也迅速降为零（忽略漏电流），因而电路产生很大的电流变化率-di/dt，这使得其在主回路的杂散电感上产生很大的尖峰电压-Ldi/dt，直流电源电压和这个尖峰电压叠加后形成电压Ucesp，Ucesp加在关断的IGBT的集电极与发射极之间。如果Ucesp很大，Ucesp将会超出IGBT的反向安全工作电压，从而击穿IGBT。除此之外，电压变化率du/dt太大时也可能使IGBT误导通，从而损坏IGBT。

图1 关断时的动作波形图

1.2 缓冲电路的种类

抑制IGBT关断时的浪涌电压最有效的方法是在IGBT的C-E之间加缓冲电路，即吸收电路。……