变频电源IGBT模块中吸收（谐振）电容和谐振电感

    (1)谐振电感的选择。从对电路工作过程的分析可以知道，理想情况下，谐振电感从零充电至预置电流Ix，所需的时间为      (5-7)    而预置电流Ix的选择取决于两个因素，一是要保证续流二极管的软关断，谐振电感的充电时间应略长于主开关上续流二极管的反向恢复时间；二是为了使谐振能够可靠地进行，要大于最大相输出电流一个固定的数量，这样才能使得谐振开始的时候，谐振电感中储存有足够的能量。在此选择      (5-8)   假定续流二极管的反向恢复时间为600ns，取预置电流的最大充电时间为2000ns= 2μs，母线电压510V，预置电流Ix≈180A，所以，电感Lr的选择为
    (2)吸收电容（谐振电容）的选择。功率开关器件关断的初始浪涌电压△U1之后，随着吸收电容的充电，瞬态电压再次上升。第二次上升峰值△U2是吸收电容值和母线寄生电感的函数。为确定△U2的数量级，可以用能量守恒定律获得式(5-9)    (5-9)式中 Lp——母线寄生电感；    ic——功率开关器件的工作电流；    C——吸收电容值；    △U2——吸收电压峰值。    若给△U2设定限值，那么便能按式(5-9)对给定的功率电路确定C值
    表5-1给出了三菱公司针对H系列IGBT推荐的吸收电路设计，实验证明也适用于其他公司的IGBT。使用该表的两个设定条件是：    (1)缓冲电路处理的最大电流为该模块的额定电流，c，对短路时发生的过大电流已采用降低栅一射电压UGE，钳位UGE等办法加以限制。    (2)按C型缓冲电路设计的缓冲电容Cs值，是以△U2 =100V计算出来的。    根据前面的选择，对于额定电流为300A的主功率开关器件，从表5-1中的推荐值可以得出吸收电容的选择应该是0. 47μF。考虑到该推荐值为采用RC吸收网络时的选择值，对于吸收电容直接并接在每个功率开关器件两侧的情况，该吸收电容的选择值还可以比这个值小。在此，选择吸收电容（谐振电容）的值Cr1-Cr6为0.2~ 0.3μF。大功率IGBT电路需要极低电感量的吸收电路，故吸收电容要选择无感电容为最好。    表5-1    推荐的吸收电路设计
    吸收网络中元件的特性是非常重要的。由于电流变化率非常大，吸收电路及其元件内部很小的寄生电感现象几乎可以使网络完全失效。为了减小寄生电感，需从多方面人手：    (1)直流母线要尽量地短。    (2)缓冲吸收电路要尽量贴近IGBT管。    (3)选用无感的突波电容及与IGBT相匹配的快速缓冲二极管。    目前，缓冲吸收电路的制作多用分立件连接，也有用缓冲电容模块直接安装在IGBT上的。显然，后一种方式吸收效果要好。美国CDE公司的缓冲电容模块能充分满足IGBT电路，尤其是高频大功率IGBT电路对吸收网络的要求，其SCC型电容模块为两单元无感突波缓冲电容与缓冲二极管一体封装，易于与外接器件构成简单可靠的吸收电路。模块的电容容量0,47~2.0μF可选，直流电压分600 V和1200V两挡，特点是低介质损耗、低电感量、高峰值电流、缓冲二极管极低恢复电荷、防火树脂封装、有导线与外部相连。    吸收网络一般选用小功率快恢二极管，它承受低的平均电流和大的峰值电流。特别是，二极管必须有较低的恢复电荷，如果恢复电荷过大，电容器中储存的能量将不能保证网络在下一个周期复位。CDE缓冲电容模块封装的超快恢复二极管在这一方面有着优异的性能。    此外，和电容器并联的电感器必须最小化。应通过改变绕组的结构来减小绕组的寄生电容。采取层绕法的寄生电容最大，而分段绕和叠绕技术可以减小绕组的寄生电容。