低杂散电感的直流母线设计

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1、低杂散电感的直流母线设计功率损耗与杂散电感的影响VCE,IC,Pv,Eswitch的关系0vCE(t)iC(t)VCCIO0ivCEtCpv(t)pivv=C⋅CEtE2ptd0ts=∫v()⋅tt1t2wti1tchNorbertPluschke08072开关速度的影响如果增加开关速度,将减少开关损耗EswitchvCE(t)vCE(t)iC(t)VCCiC(t)VCCIOIO00ttpv(t)pv(t)EswitchEswitch00ttt1t2t1t2NorbertPluschke08073杂散电感对关断过程的影响vGE

2、(t)vGE(t)VGG+VGG+VGE,IoVGE,IoVGE(th)VGE(th)00ttVGG-VGG-由杂散电感引vCE(t),iC(t)vCE(t),iC(t)起的压降VCCVCCII由杂散电感引OO起的尖峰电压00tt开通关断(通过续流二极管换流)(带感性负载时,换流到续流回路)NorbertPluschke08074开通和关断IGBT模块在端子上引起的过电压由杂散电感引起的压降NorbertPluschke08075设计低杂散电感直流母线的理由为什么直流环节要低电感设计?由于直流环节的杂散电感,在在在IGBT关断

3、时会出现过电压:div=L×overshootstraydt加上直流母线电压可能导致Vce>Vcemax,过电压可以损坏IGBTv=v+vCEovershootDC−link
通过直流环节低电感的设计(较小的Lstray),这些过电压能显著减小.NorbertPluschke08076换流回路的寄生元件L11iKC11L61L71L21DriverC31C41C21L31T1D1CdL41L51Vd(VK)L62L72iLL22DriverC32C42C22L32T2D2L12L42L52NorbertPluschke0807

4、7杂散电感的影响div=L×overshootstraydtL模块电感+L直流母线电感模块内部过电压+模块主端子的过电压NorbertPluschke08078不良的直流母线设计NorbertPluschke08079如何检查和分析杂散电感?我们需用导线取代电容来测量杂散电感顶层底层测试点NorbertPluschke080710低电感的设计结构设计对杂散电感有显著影响导体必须平行=电流反并联=没有磁场Lstray=100%loop1cm²≈10nHLstray<20%NorbertPluschke080711低电感的设计结构

5、设计对杂散电感有显著影响电流流动没有环路=电流反并联=没有磁场Lstray=100%剩余环路保持交叉Lstray=30%NorbertPluschke080712低电感的设计结构设计对杂散电感有显著影响电流流动没有交叉=电流反并联=没有磁场Lstray=100%保持交叉Lstray=50%电容的并联更能降低电感NorbertPluschke080713直流母线的设计原则-直流母线+半层直流母线+/-全层-直流母线孔要在合适的地方NorbertPluschke080714电容端子结构+/-的影响-不带电容的测量4,56nH5,5

6、5nH4,42nH3,62nHNorbertPluschke080715低电感的直流母线设计结构设计对直流母线的杂散电感有显著影响方向也要考虑Lstray=100%+-Lstray=80%+-NorbertPluschke080716低电感的直流母线设计不同设计的比较两个电容串联考虑电容连接到功率模块的方向典型的方案低电感的方案IGBT模块IGBT模块+-+-++-+-+--++---+++--++---++电容电容NorbertPluschke080717基于SEMiX模块的直流母线良好布局NorbertPluschke08

7、0718Semitrans带不良布局的直流母线NorbertPluschke080719Semitrans带低电感的直流母线设计Z-diodeZ-diodeRGERGERGoffRGoffRGonRGonNorbertPluschke080720母排结构测试-di/dt=4.3kA/us母排宽度(mm)母排电感(nH)5021702012020NorbertPluschke080721母排的电感以IGBT和电容之间的距离为函数母排平行,无开放区NorbertPluschke080722直流母线绝缘的影响-绝缘层的厚度是重要的-

8、绝缘层厚度作为附加杂散电感的函数-绝缘层厚度作为附加高频电容局部放电的函数-铜层-绝缘层-铜层NorbertPluschke080723母排电感作为绝缘片厚度的函数NorbertPluschke080724如何测量杂散电感?NorbertPluschke080725如何测,在