[发明专利]IGBT缓冲电路、PFC电路和空调控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子领域，尤其涉及IGBT缓冲电路、PFC电路和空调控制系统。

背景技术

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)，是由BJT(Bipolar Junction Transistor，双极型三极管)和MOS(metal-oxide-semiconductor，绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化层半导体场效晶体管)的高输入阻抗和GTR(Giant Transistor，电力晶体管)的低导通压降两方面的优点，驱动功率小而饱和压降低，被广泛使用在变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

在电力电子电路中，IGBT导通和关断时刻都要承受很大的电压、电流，通常IGBT都工作于通断状态，IGBT的导通和关断都不是瞬时完成的。IGBT刚刚导通时，IGBT的等效阻抗大，如果IGBT电流很快上升，就会造成很大的导通损耗；同样器件接近完全关断时，器件的电流还比较大，如果IGBT器件承受的电压迅速上升，也会造成很大的关断损耗。开关损耗会导致IGBT的发热甚至损坏，实际电力电子电路中，还常由于二极管的反向恢复电流而增加电力电子器件的开通电流，由于感性负载或导线的分布电感等原因造成器件关断时承受很高的感应电压，采用缓冲电路可以改善IGBT的开关工作条件。

如图1所示，为现有技术中最简单的单电容缓冲电路，对于抑制瞬变电压非常有效且成本较低，但由于电路中无阻尼元件随功率增大，易与线路杂散电感产生LC(电感L、电容C)振荡，故应选择无感电容或串入电阻。如图2所示，是一个单元RDC(resistance diode capacitance，电阻二极管电容)缓冲电路，由于其中的快速恢复二极管可钳位瞬变电压，从而可抑制谐振的发生，但随着功率等级的进一步加大，这种电路的回路寄生电感会变得很大，以至不能有效控制dv/dt(电压上升率)，因此，在使用功率器件IGBT时，如何抑制产生的较高浪涌电压和电流，是亟需解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种IGBT缓冲电路，旨在解决在使用功率器件IGBT时，产生的较高浪涌电压和电流对IGBT的影响以及避免尖峰电流过高而产生的系统误动作的问题。

为实现上述目的，本发明提供的IGBT缓冲电路，连接于IGBT和负载之间，包括钳位单元、缓冲单元和限压单元，其中，

所述钳位单元，连接于所述IGBT的集电极和所述缓冲单元之间，用于当所述IGBT处于导通状态时，钳位所述IGBT的瞬变电压，阻止缓冲单元存储的电能通过所述IGBT；所述限压单元，连接于所述缓冲单元和所述负载之间，用于当所述IGBT处于关断瞬间状态，所述IGBT的集电极与发射极之间的电压经由所述钳位单元向所述缓冲单元充电时，为所述缓冲单元提供对所述负载的放电通路，限制充电期间的电压峰值产生。

优选地，所述钳位单元为快速恢复二极管。

优选地，所述缓冲单元为缓冲电容。

优选地，所述限压单元为限压电阻，所述限压电阻一端连接于所述钳位单元和所述缓冲单元之间，所述限压电阻另一端与所述负载相连。

优选地，所述IGBT缓冲电路，还包括续流二极管，所述续流二极管的阳极与所述IGBT的发射极相连，所述续流二极管的阴极与所述IGBT的集电极相连。

本发明进一步提供一种PFC(Power Factor Correction，功率因数校正)电路，包括IGBT缓冲电路。

优选地，还包括第一AC/DC转换器、输出电容，所述第一AC/DC转换器，与交流电压和IGBT缓冲电路的电压输入端相连，用于将交流电压转换为直流电压后提供给所述IGBT缓冲电路；所述输出电容，连接于IGBT缓冲电路的输出端和所述负载之间，用于将IGBT缓冲电路的输出电压滤波后得到的平滑的直流电压提供给所述负载。

优选地，所述PFC电路，还包括电感、第二二极管，所述电感一端与所述第一AC/DC转换器的正极输入端相连，所述电感另一端与所述IGBT的集电极相连，所述第二二极管一端与所述IGBT的集电极相连，所述第二二极管另一端与所述负载的正极输入端相连。

优选地，所述PFC电路，还包括第二AC/DC转换器，所述第二AC/DC转换器连接于交流电压和所述负载之间，用于将交流电压直接转换为直流电压后提供给所述负载。