igbt模塊逆變器電路圖大全（六款igbt模塊逆變器電路設(shè)計(jì)原理圖詳解）

igbt模塊逆變器電路圖設(shè)計(jì)（一）

太陽(yáng)能光伏發(fā)電的實(shí)質(zhì)就是在太陽(yáng)光的照射下，太陽(yáng)能電池陣列（即PV組件方陣）將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能，輸出的直流電經(jīng)由逆變器后轉(zhuǎn)變成用戶可以使用的交流電。以往的光伏發(fā)電系統(tǒng)是采用功率場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET構(gòu)成的逆變電路。然而隨著電壓的升高，MOSFET的通態(tài)電阻也會(huì)隨著增大，在一些高壓大容量的系統(tǒng)中，MOSFET會(huì)因其通態(tài)電阻過(guò)大而導(dǎo)致增加開(kāi)關(guān)損耗的缺點(diǎn)。在實(shí)際項(xiàng)目中IGBT逆變器已經(jīng)逐漸取代功率場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET，因?yàn)榻^緣柵雙極晶體管IGBT通態(tài)電流大，正反向組態(tài)電壓比較高，通過(guò)電壓來(lái)控制導(dǎo)通或關(guān)斷，這些特點(diǎn)使IGBT在中、高壓容量的系統(tǒng)中更具優(yōu)勢(shì)，因此采用IGBT構(gòu)成太陽(yáng)能光伏發(fā)電關(guān)鍵電路的開(kāi)關(guān)器件，有助于減少整個(gè)系統(tǒng)不必要的損耗，使其達(dá)到最佳工作狀態(tài)。在實(shí)際項(xiàng)目中IGBT逆變器已經(jīng)逐漸取代功率場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET。

圖1：太陽(yáng)能光伏發(fā)電流程

IGBT逆變器的工作原理

逆變器是太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，因?yàn)樗菍⒅绷麟娹D(zhuǎn)化為用戶可以使用的交流電的必要過(guò)程，是太陽(yáng)能和用戶之間相聯(lián)系的必經(jīng)之路。因此要研究太陽(yáng)能光伏發(fā)電的過(guò)程，就需要重點(diǎn)研究逆變電路這一部分。如圖2（a）所示，是采用功率場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET構(gòu)成的比較簡(jiǎn)單的推挽式逆變電路，其變壓器的中性抽頭接于電源正極，MOSFET的一端接于電源負(fù)極，功率場(chǎng)效應(yīng)管Q1，Q2交替的工作最后輸出交流電力，但該電路的缺點(diǎn)是帶感性負(fù)載的能力差，而且變壓器的效率也較低，因此應(yīng)用起來(lái)有一些條件限制。采用絕緣柵雙極晶體管IGBT構(gòu)成的全橋逆變電路如圖2（b）所示。其中Q1和Q2之間的相位相差180°，其輸出交流電壓的值隨Q1和Q2的輸出變化而變化。Q3和Q4同時(shí)導(dǎo)通構(gòu)成續(xù)流回路，所以輸出電壓的波形不會(huì)受感性負(fù)載的影響，所以克服了由MOSFET構(gòu)成的推挽式逆變電路的缺點(diǎn)，因此采用IGBT構(gòu)成的全橋式逆變電路的應(yīng)用較為廣泛一些。

圖2：MOSFET逆變器和IGBT逆變器電路圖對(duì)比

絕緣柵雙極晶體管IGBT是相當(dāng)于在MOSFET的漏極下增加了P+區(qū)，相比MOSFET來(lái)說(shuō)多了一個(gè)PN結(jié)，當(dāng)IGBT的集電極與發(fā)射極之間加上負(fù)電壓時(shí)，此PN結(jié)處于反向偏置狀態(tài)，其集電極與發(fā)射極之間沒(méi)有電流通過(guò)，因此IGBT要比MOSFET具有更高的耐壓性。也是由于P+區(qū)的存在，使得IGBT在導(dǎo)通時(shí)是低阻狀態(tài)，所以相對(duì)MOSFET來(lái)說(shuō)，IGBT的電流容量要更大一些。