對于IGCT重觸發(fā)閾值設置的研究
3 IGCT實現(xiàn)重觸發(fā)的原理
為避免IGCT電壓源型逆變器在負載電流由反并聯(lián)二極管向GCT換流過程中,因GCT觸發(fā)不充分而出現(xiàn)器件損壞,需在驅動電路中設計相應
的重觸發(fā)功能。
3.1 驅動板中重觸發(fā)的實現(xiàn)
在反并聯(lián)二極管導通過程中,GCT的門-陰極電壓uGK為負;電流由反并聯(lián)二極管向GCT切換時,uGK變正。利用此特點可由驅動板自動實現(xiàn)重觸發(fā)功能。由于所選取的電壓是變化的,閾值是大于零的一個具體數(shù)值,故在驅動板中設置了比較電路,通過檢測電路來檢測uGK,當uGK變化時引起輸出信號GPIN翻轉,繼而驅動板發(fā)出內(nèi)部重觸發(fā)指令,uGK檢測電路實現(xiàn)原理如圖4所示。本文引用地址:http://yuyingmama.com.cn/article/175759.htm

3.2 影響重觸發(fā)功能正常實現(xiàn)的因素
由于IGCT生產(chǎn)的工藝和批次不同,使得其內(nèi)部寄生二極管參數(shù)也不同。因其參數(shù)無法準確測量,故當檢測電路對uGK進行檢測時,若不能正確設置閾值,將會出現(xiàn)多次重觸發(fā)(閾值太小)或應當發(fā)出重觸發(fā)時沒有發(fā)出(閾值太大)。以上兩種情況均會出現(xiàn)不利后果:第一種情況時,由于重觸發(fā)的機理與正常開通相同,必將會增大功率消耗,可能出現(xiàn)驅動板損壞;第二種情況時,可能導致IGCT器件損壞。可見,若想正確實現(xiàn)重觸發(fā),需合理設置閾值。
4 內(nèi)部重觸發(fā)的設置
為實現(xiàn)正確的內(nèi)部重觸發(fā),可通過實驗的方法得到內(nèi)部重觸發(fā)的閾值。
4.1 實驗環(huán)境搭建
為模擬電壓源型逆變器由反并聯(lián)二極管向GCT的換流過程,采用振蕩電路實現(xiàn)測試,其原理圖如圖5所示,R=500 Ω,C=500μF,L=500 μH,VT1為IGCT,VD2為二極管,uC為50~300 V可調。

4.2 實驗結果及分析
圖6a為閾值設為10 V時的波形。當主電流過零時(主電流方向由IGCT導通變?yōu)榉床⒙?lián)二極管續(xù)流方向),uGK發(fā)生變化,同時GP信號發(fā)生跳變,即發(fā)出一個重觸發(fā)信號;當主電流為負時,GK信號不振蕩,GP信號跳變后保持不變。直到下一個過零點時(主電流方向由反并聯(lián)二極管續(xù)流變?yōu)镮GCT導通方向),重觸發(fā)信號發(fā)生跳變。圖6b為閾值設為9.7 V的波形,可見,當主電流為負時,出現(xiàn)多次強觸發(fā)。

可見,若閾值設置不合理,使器件強開通,導致GCT反并聯(lián)二極管反壓,使GK結反偏截止。在GK結截止過程中,GK結電壓發(fā)生振蕩,且振蕩幅值超過GK內(nèi)部重觸發(fā)閾值,使驅動板誤認為電流將從二極管換流至GCT,從而發(fā)出內(nèi)部重觸發(fā)動作,如此反復動作,勢必會增加功耗,造成驅動板損壞。若應當發(fā)出重觸發(fā)信號而未發(fā)出時,將會導致器件損壞。
5 結論
作為一種新型大功率半導體器件,集成門極換流晶閘管將在高壓大功率方面具有廣闊的應用前景。當其應用于電壓源型逆變器時,在電流由反并聯(lián)二極管向門極換流晶閘管轉移過程中,由于門極換流晶閘管器件的特殊性,需對門極換流晶閘管進行重觸發(fā)。這里通過對集成門極換流晶閘管重觸發(fā)機制的研究,指出了通過驅動板實現(xiàn)重觸發(fā)的原理,并提出一種設置重觸發(fā)閾值的實驗方法,從而提高了集成門極換流晶閘管應用的安全性,避免在使用過程中出現(xiàn)器件的損壞。
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