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大功率逆变电源IGBT关断电压尖峰抑制研究
随着电力电子技术的发展，逆变电源应用越来越广泛。由于其输出特性优良，被广泛应用于变频调速领域、光伏逆变等领域。其中，IGBT（InsulatedGateBipolarTransistor）是逆变电源中常用的器件。但是，在高功率逆变电源的设计中，存在一个严重的问题：IGBT的关断电压尖峰。尖峰电压不仅会影响开关器件的寿命，而且也会对整个系统的运行稳定性产生很大影响。因此，如何有效抑制IGBT的关断电压尖峰一直是高功率逆变电源设计过程中亟待解决的问题。
1.IGBT关断电压尖峰现象分析
IGBT关断电压尖峰是指，在IGBT关断瞬间，由于电感和电容的作用，导致电流不能瞬间中断，从而在IGBT上产生反向电压尖峰。这个电压尖峰会引起很高的压强，这对IGBT构成巨大的电压应力，使其容易出现损坏。为了减小超电压尖峰的影响，需要采取有效措施来抑制其产生。
2.IGBT关断电压尖峰的产生原因
IGBT关断时，其集电极电流需要在极短时间内下降至零。由于电感的存在，电流不能瞬间中止。这时在IGBT上会形成一条极高的反向电压脉冲，形成“尖峰”现象。尖峰电压的大小取决于IGBT关断的速度和管线中电感电容的大小。通常，关断速度越慢，尖峰电压就越大。
3.IGBT关断电压尖峰的危害
IGBT关断电压尖峰对逆变电源系统的影响主要有以下两个方面：
（1）影响IGBT的可靠性。尖峰电压会在短时间内使IGBT产生较大的温升和应力，从而会降低IGBT的寿命。
（2）影响系统的运行稳定性。尖峰电压会引起大幅度的电压波动，从而会影响系统的噪声和抗干扰能力。
4.IGBT关断电压尖峰抑制方法
为了有效抑制IGBT关断电压尖峰的影响，设计工程师通常采取以下方法：
（1）增加反向并联二极管。在IGBT关断瞬间，反向并联二极管可以提供一条通路，使得电流可以在其上流过，并消除尖峰电压。但是，这种方法会增加电路复杂度。
（2）增加电阻。在IGBT关断电流由于电感的作用不能瞬间中止，增加电阻可以使电流下降的速度减缓，从而减小尖峰电压。
（3）改变关断速度。关断速度快，尖峰电压就小。但过快的关断速度会导致开关器件损坏。
（4）通过数字信号处理器DSP等控制芯片中的PID控制，增加软开关时序。软开关技术克服了硬开关时由于电感电容形成的共振现象，从而避免了尖峰电压的产生。
5.总结
IGBT关断电压尖峰是逆变电源中的一个普遍问题。为了消除这个问题，设计工程师需要针对不同的电路特性采取不同的措施。例如，通过增加反向并联二极管、增加电阻、改变关断速度或者采用软开关等方法。通过选用适当的方法并进行合理的设计调试，可以有效抑制IGBT关断电压尖峰的影响，提高逆变电源的可靠性和运行稳定性。