基于IGBT并联技术的大功率PEBB模块研制.pdf

第40卷第3期电力电子技术Vol.40,No.3
2006年6月PowerElectronicsJune,2006
基于IGBT并联技术的大功率PEBB模块研制
乔尔敏,许海平,温旭辉
（中国科学院电工研究所，北京100080）

摘要:为了扩大电力电子装置的输出容量，可以对IGBT器件或者电力电子线路进行并联。前者在对功率密度、
性价比要求较高的环境，如电动汽车、舰船和飞机上更为实用。在回顾前人对绝缘栅双极晶体管（InsulatedGate
BipolarTransistor，IGBT）并联技术研究的基础上，解释了正温度系数IGBT适合并联的原因，总结了并联使用时的基
本原则，然后提出了并联使用时的通用性评价指标。在此基础上，将电力电子积木（PowerElectronicsBuildingBlock，
PEBB）的设计理念应用在IGBT模块并联中，构建了一个输出电流可以达到1.2kA，容量为1.4MW的PEBB模块。试
验证明，提出的并联评价指标具有很强的可操作性，设计的PEBB模块也具有很强的实用性和很高的性价比。
关键词:模块；并联运行/绝缘栅双极晶体管；电力电子积木；电流不平衡
中图分类号:TM921.51文献标识码:A文章编号:1000-100X（2006）03-0120-03

DesignofHighPowerPEBBModulebasedonIGBTsParallel
QIAOEr-Min，XUHai-Ping，WENXu-Hui
（InstituteofElectricalEngineeringChineseAcademyofSciences，Beijing100080，China）
Abstract:ToenlargeoutputpowerofpowerelectronicsystembasedonInsulatedGateBipolarTransisto（rIGBT），a
numberofIGBTmodulesorpowerelectroniccircuitscanbeparalleled.Theformerismoreattractiveinelectricalvehicle,
shipandairplane，inwhichpowerdensity，qualityandpriceareverysensitive.Thispaperfirstreviewstheformerstudy
andexplainswhytheNonPunch-ThroughInsulatedGateBipolarTransistor（NPTIGBT）isfitforparalleloperation,then
givestheprincipleofIGBTparalleloperation.AnewevaluationplanisgivenandaPowerElectronicBuildingBlock
（PEBB）basedonIGBTsparallelisdesigned.Thedetailedexperimentalresultsarepresent，whichshowthePEBBmodule
ispracticalandthenewevaluationisvalid.
Keywords:module；paralleloperation/IGBT；PEBB；currentmismatch

1引言的通态压降是相同的，因此饱和压降的一致性及其
电力电子装置输出容量的扩大有主开关器件并温度系数对并联效果起着决定性作用。正温度系数
联或串联及电路并联或串联两种基本办法。后者最的IGBT具有自动均流作用，最适合并联使用[1，2]，现
显著的一个缺点是装置的功率密度太低，在要求高用图1所示NPT型
功率密度的环境，如：电动汽车、轮船、航天器应用IGBT并联加以说明。

中，并不是最好的选择。最近，在研制一台电动汽车将IGBT1与IGBT2

用低压大功率的250kVA逆变器时，输出电流最大并联，导通电压为UCE1
有效值接近1kA。从性价比角度考虑，采用IGBT并时，达到了静态平衡，此
联是更好的选择。通过总结IGBT并联使用的一般时对应的输出电流分别
性原则，解释了正温度系数IGBT适合于并联的原
为IC1和IC2。由于并联的
因，结合电力电子积木（PowerElectronicsBuilding两个IGBT模块输出特图1结温对NPT型IGBT
Block，PEBB）技术，构建了一个容量为1.4MW的3并联使用的影响
性有差异，IGBT1承担较
个IGBT单元并联构成的PEBB模块，并提出了多
大部分的负载电流，从而导致IGBT1的结温高于
个IGBT单元并联时可靠性评价指标。试验证明，该
IGBT2，IGBT的正温度系数特性导