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  6. IGBT模塊上的續流二極管解析
    • 發布時間:2020-10-07 18:11:28
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    IGBT模塊上的續流二極管解析
    IGBT 模塊上有一個“續流二極管”。它有什么作用呢?
    續流二極管
    當 PWM 波輸出的時候,它是維持電機內的電流不斷用的。
    我在說明變頻器逆變原理的時候,用的一個電阻做負載。
    續流二極管
    電阻做負載,它上面的電流隨著電壓有通斷而通斷,上圖所示的原理沒有問題。
    但變頻器實際是要驅動電機的,接在電機的定子上面,定子是一組線圈繞成的,就是“電感”。
    電感有一個特點:它的內部的電流不能進行突變。
    所以當采用 PWM 波輸出電壓波形時,加在電機上的電壓就是“斷斷續續”的,這樣電機內的電流就會“斷斷續續”的,這就給電機帶來嚴重的后果:由于電感斷流時,會產生反電動勢,這個電動勢加在 IGBT 上面,對 IGBT 會有損害。解決的辦法:在 IGBT 的 CE 極上并聯“續流二極管”。有了這個續流二極管,電機的電流就是連續的。
    具體怎么工作的呢?
    如下圖,負載上換成了一個電感 L。當 1/4 開通時,電感上會有電流流過。
    續流二極管
    然后 PWM 波控制 1/4 關斷,這樣上圖中標箭頭的這個電路中就沒有電流流過。由于電感 L 接在電路中,電感的特性,電流不能突然中斷,所以電感中此時還有電流流過,同時因為電路上電流中斷了,導致它會產生一個反電動勢,這個反電動勢將通過 3 的續流二極管加到正極上,由于正極前面有濾波電容,這個反電動勢可以對電容進行充電。這樣,正極的電壓也不會上升。如下圖:
    續流二極管
    我會在后面寫《變頻器的輸出電流》一節中,通過實際的電流照片,驗證這個二極管的作用。
    現在來解釋在《變頻器整流部分元件》中說,在《電流整流的方式分類》中講的“也可以用 IGBT 進行整流”有問題的。
    IGBT,通常就是一個元件,它不帶續流二極管。即是這個符號:
    續流二極管
    商用 IGBT 模塊,都是將“IGBT+續流二極管”集成在一個整體部件中,即下面的這個符號。
    續流二極管
    在工廠中,我們稱這個整體部件叫 IGBT,不會說“IGBT 模塊”。
    我們可以用“IGBT 模塊”搭接一個橋式整流電路,利用它的續流二極管實現整流。
    這樣,我們說:IGBT 也可以進行整流,也沒有錯。但它的實質,還是用的二極管實現了整流。
    既然是用了“IGBT 模塊”上的“續流二極管”整流,為什么不直接用“二極管”呢?
    答案是:這一種設計是利用“IGBT”的通斷來治理變頻器工作時產生的“諧波”,
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