【導(dǎo)讀】電動(dòng)汽車已經(jīng)憑借方便快捷的優(yōu)勢進(jìn)入了千家萬戶。但是電動(dòng)汽車能源問題依舊沒有解決。本文就由行家為我們指點(diǎn)迷津，精準(zhǔn)選擇電動(dòng)汽車DC-DC變換器緩沖器，看看電動(dòng)汽車變換器應(yīng)該選擇什么樣的IGBT緩沖電路更合適。
首先必須明確的一點(diǎn)是，電動(dòng)汽車的電路設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的汽車電路設(shè)計(jì)有很大的差異。在實(shí)際的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)型電路連線中，電路的輸入回路至開關(guān)管IGBT的集電極和發(fā)射極之間的導(dǎo)線上存在一定的雜散電感，當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷期間，電流將迅速減小至零，產(chǎn)生很大的di/dt，因此，在雜散電感上會(huì)產(chǎn)生很高的電壓，這個(gè)電壓加在IGBT的集電極和發(fā)射極上，導(dǎo)致集電極和發(fā)射極間的電壓u會(huì)上升到很高的電壓值。
在面對(duì)高電壓值的情況下，當(dāng)雙向型的DC-DC變換器IGBT導(dǎo)通時(shí)，IGBT的反并聯(lián)二極管的反向恢復(fù)電流會(huì)導(dǎo)致通過IGB1的電流產(chǎn)生較大的浪涌電流。這種情況會(huì)造成IGBT開關(guān)功率損耗過大，引起整個(gè)芯片過熱，甚至導(dǎo)致IGBT的損壞。在輸入電流一定的情況下，開關(guān)管的開關(guān)速度越快，或者開關(guān)管的開關(guān)速度一定的情況下，輸入電流越大，電壓的這種尖蜂也越大。因此，緩沖電路對(duì)于IGBT的正常使用，起到了非常大的作用，緩沖電路口以吸收和抑制開關(guān)過程中的過電壓。
在目前所適用的變換器緩沖電路結(jié)構(gòu)中，有三種是比較常見的。下圖所示為3種通用的IGBT緩沖電路。
圖為3種通用的IGBT緩沖電路
下面我們分別來看一下上圖中三個(gè)緩沖電路的利弊。首先來看圖（a）的緩沖電路系統(tǒng)。在該IGBT緩沖電路系統(tǒng)中有一個(gè)無感電容并聯(lián)在IGBT模塊的cl和E2之間。無感電容的電容值越大，對(duì)電壓尖峰的抑制效果越明顯。考慮到成本問題，無感電容的電容值也不是越大越好，電容值一般可以通過實(shí)驗(yàn)來選取，應(yīng)當(dāng)選擇商頻特性好的無感電容。這種緩沖電路適用于小功率的應(yīng)用場合，對(duì)于抑制瞬時(shí)的離電壓十分有效并且成本比較低。然而隨著功率的增加，這種緩沖電路可能會(huì)與直流母線寄生電感產(chǎn)生振蕩。
接下來我們來看一下IGBT緩沖電路圖（b）。圖（b）所顯示的結(jié)構(gòu)可以有效避免直流母線寄生電感的問題，這種緩沖電路中的快速恢復(fù)二極管可以對(duì)瞬時(shí)的高電壓產(chǎn)生箝位的作用，抑制了諧振的發(fā)生。這種電路中同樣應(yīng)當(dāng)選擇高頻特性好的無感電阻和無感電容，二極管選擇快速恢復(fù)二極管。這種緩沖電路的Rc時(shí)間常數(shù)f應(yīng)當(dāng)設(shè)為開關(guān)周期的三分之一左右。隨著功率等級(jí)的進(jìn)一步增大，圖（b）串緩沖電路的回路寄生電感會(huì)變大，以至于不能有效地控制瞬時(shí)電壓。這時(shí)可以采用圖（c）中的緩沖電路，該緩沖電路一方面有效地抑制振蕩，另一方面回路寄生電感小，但是缺點(diǎn)是成本高。
由于電動(dòng)汽車在驅(qū)動(dòng)和電路設(shè)計(jì)中，對(duì)DC-DC變換器功率的要求比較小，所以工程師可以采用圖a所示的緩沖電路，電容C選擇為luF的無感電容。
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