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IGBT并聯技術分析胡永宏博士（艾克思科技） [圖片]IGBT并聯技術分析 IGBT飽和壓降Vsat實測值和官方參數對比 通過電力電子器件串聯或并聯兩種基本方法，均可增大電力電子裝置的功率等級。采用這兩種方法設計的大功變流器，結構相對簡單，加之控制策略與小功率變流器相兼容，功率提升主要靠電力電子器件串并聯數目的增加來實現，因此具有成本較低，便于不同功率等級變流器進行模塊化設計和生產等優點。通過串聯IGBT可以提高變流器的電壓等級，而通過并聯IGBT則可以提高變流器的電流等級，從而提升變流器的功率等級?？紤]到前者功率密度相對較低，從性價比出發，IGBT并聯技術是最好的選擇。1 IGBT并聯運行分析1.1影響并聯IGBT均流的主要因素1)      IGBT和反并聯二極管靜態參數的影響IGBT的飽和壓降Vce(sat)、反并聯二極管的正向壓降Vf主要影響靜態均流效果；IGBT的跨導gfs和柵極－發射級閾值電壓Vge_th、反并聯二極管的反向恢復特性（反向恢復時間trr和反向恢復電荷Qrr等）主要影響動態均流效果。2)      IGBT驅動電路參數的影響并聯IGBT的門極驅動電壓Vge的大小主要影響并聯IGBT的靜態均流，而門極驅動信號的變化率、門極驅動電阻Rg、驅動線路的布局和感抗等參數則對并聯IGBT的動態均流有很大的影響。3)      IGBT安裝的散熱考慮，如果IGBT散熱出現熱量過于集中，IGBT溫度差別大，會影響的溫度特性，形成正反饋現象。4)      主電路結構的影響主電路的結構會造成線路感抗差異，并對并聯IGBT的動態均流產生影響，而線路的電阻則影響靜態均流。1.2并聯技術遵循的原則1)      模塊的選擇：通過選擇具有正溫度系數并且最好是同一批次的IGBT單元，可以提高器件參數的一致性，實現最好的靜態均流。2)      共用驅動電路通過IGBT驅動電路參數的合理設計和共用同一驅動電路，可以提高IGBT開關速度、減小器件參數分布性的影響，改善動態均流的效果。3)      對稱布局并聯回路中所有的功率回路和驅動回路須保持最小回路漏感及嚴格的對稱布局，模塊應盡量靠近，并優化均衡散熱，以提高并聯IGBT的均流效果。4)      串聯均流電感：交流輸出端串聯的電感可以抑制IGBT和二極管在開關過程中的電流變化率，可以大大減小由于開關過程的差異造成的電流不均衡，通過均流電感的合理設計可以確保并聯IGBT的動態均流效果滿足設計要求。5)      降額使用：即使IGBT模塊的選擇、共用驅動電路和優化布局已達到最優，但其靜態和動態性能仍然不可能達到理想的均衡。更為重要的是，IGBT模塊內部的反并聯續流二極管是雙極性器件，其正向通態壓降呈負溫度系數，因此最好對IGBT進行15％～20％的降額使用。3并聯技術整體設計根據上述設計原則，本文設計了一個額定容量為250kVA的電路，三相交流輸出線電壓為380V，交流輸出相電流為380A，為滿足三相變流器在380V交流電壓下PWM整流器工作模式的需要，直流環節電壓設計為700V，整體設計結構如圖1所示。[圖片]圖1電路整體結構電氣圖電路將IGBT模塊、控制單元、驅動單元、直流支撐電容(C10)、均流電感(L1～L9)、吸收電容(C1～C9)、兩個交流電流傳感器(x1、x2)、兩個交流電壓傳感器(LV-2、LV-3)、一個直流電壓傳感器(LV-1)、共模磁環等變流器所需的重要零部件集成在一起，組成一個功能相對比較完整和獨立的模塊。電路的每相半橋電路由3個并聯的IGBT半橋電路組成，每個IGBT半橋電路的中間引出端通過均流電感并聯在一起，以提高每個IGBT半橋單元的動態均流效果。IGBT模塊的正負端通過復合母排連接到直流支撐電容的兩極上。選用復合母排不但有助于減小IGBT開關過程產生的過電壓，而且還可以降低電磁干擾，提高電路的電磁兼容(EMC)性能。下面簡單介紹并聯設計中的IGBT管子參數選擇方法，因為IGBT是最為重要的器件，成功與否在與這個管子是否好使。3.1所有IGBT飽和壓降測試工欲善其事，必先利其器！手頭上最好要有IGBT參數測試，測試IGBT的飽和壓降Vsat。[圖片]的飽和壓降曲線的特性，如果飽和壓降差別過大，會出現正反饋現象。這里需要將IGBT級別，最好選擇參數一致達到100mV測試過程中，需要注意的事情：第二：測試使用脈沖電流，減小IGBT自身的溫度提高。參考儀器：IGBT-1200A在使用同樣的方法，測試內建二極管飽和壓降，他的壓降不同會導致靜態電流時，出現溫度升高不一致的情況。首先將IGBT和E斷開，測試方式在使用測試IGBT。。3.3所有IGBT內建二極管反向恢復時間測試了，但是如果速度慢，那就悲哀了，還需要外接一個大容量，高速的二極管，麻煩呀，官方給定的資料不夠，看不出內建二極管的速度。二極管反向恢復測試儀，測試這個IGBT測試結果給大家分享一下，如下圖。[圖片]二極管反向恢復電流斜率        二極管反向恢復時間      實測數據測試反向電壓：300V二極管反向恢復電流：0.48*10=4.8A二極管反向恢復時間：280nS

IGBT并聯技術分析胡永宏博士（艾克思科技） [圖片]IGBT并聯技術分析 [圖片]IGBT飽和壓降Vsat實測值和官方參數對比 通過電力電子器件串聯或并聯兩種基本方法，均可增大電力電子裝置的功率等級。采用這兩種方法設計的大功變流器，結構相對簡單，加之控制策略與小功率變流器相兼容，功率提升主要靠電力電子器件串并聯數目的增加來實現，因此具有成本較低，便于不同功率等級變流器進行模塊化設計和生產等優點。通過串聯IGBT可以提高變流器的電壓等級，而通過并聯IGBT則可以提高變流器的電流等級，從而提升變流器的功率等級?？紤]到前者功率密度相對較低，從性價比出發，IGBT并聯技術是最好的選擇。1 IGBT并聯運行分析1.1影響并聯IGBT均流的主要因素1)      IGBT和反并聯二極管靜態參數的影響IGBT的飽和壓降Vce(sat)、反并聯二極管的正向壓降Vf主要影響靜態均流效果；IGBT的跨導gfs和柵極－發射級閾值電壓Vge_th、反并聯二極管的反向恢復特性（反向恢復時間trr和反向恢復電荷Qrr等）主要影響動態均流效果。2)      IGBT驅動電路參數的影響并聯IGBT的門極驅動電壓Vge的大小主要影響并聯IGBT的靜態均流，而門極驅動信號的變化率、門極驅動電阻Rg、驅動線路的布局和感抗等參數則對并聯IGBT的動態均流有很大的影響。3)      IGBT安裝的散熱考慮，如果IGBT散熱出現熱量過于集中，IGBT溫度差別大，會影響的溫度特性，形成正反饋現象。4)      主電路結構的影響主電路的結構會造成線路感抗差異，并對并聯IGBT的動態均流產生影響，而線路的電阻則影響靜態均流。1.2并聯技術遵循的原則1)      模塊的選擇：通過選擇具有正溫度系數并且最好是同一批次的IGBT單元，可以提高器件參數的一致性，實現最好的靜態均流。2)      共用驅動電路通過IGBT驅動電路參數的合理設計和共用同一驅動電路，可以提高IGBT開關速度、減小器件參數分布性的影響，改善動態均流的效果。3)      對稱布局并聯回路中所有的功率回路和驅動回路須保持最小回路漏感及嚴格的對稱布局，模塊應盡量靠近，并優化均衡散熱，以提高并聯IGBT的均流效果。4)      串聯均流電感：交流輸出端串聯的電感可以抑制IGBT和二極管在開關過程中的電流變化率，可以大大減小由于開關過程的差異造成的電流不均衡，通過均流電感的合理設計可以確保并聯IGBT的動態均流效果滿足設計要求。5)      降額使用：即使IGBT模塊的選擇、共用驅動電路和優化布局已達到最優，但其靜態和動態性能仍然不可能達到理想的均衡。更為重要的是，IGBT模塊內部的反并聯續流二極管是雙極性器件，其正向通態壓降呈負溫度系數，因此最好對IGBT進行15％～20％的降額使用。3并聯技術整體設計根據上述設計原則，本文設計了一個額定容量為250kVA的電路，三相交流輸出線電壓為380V，交流輸出相電流為380A，為滿足三相變流器在380V交流電壓下PWM整流器工作模式的需要，直流環節電壓設計為700V，整體設計結構如圖1所示。[圖片]圖1電路整體結構電氣圖電路將IGBT模塊、控制單元、驅動單元、直流支撐電容(C10)、均流電感(L1～L9)、吸收電容(C1～C9)、兩個交流電流傳感器(x1、x2)、兩個交流電壓傳感器(LV-2、LV-3)、一個直流電壓傳感器(LV-1)、共模磁環等變流器所需的重要零部件集成在一起，組成一個功能相對比較完整和獨立的模塊。電路的每相半橋電路由3個并聯的IGBT半橋電路組成，每個IGBT半橋電路的中間引出端通過均流電感并聯在一起，以提高每個IGBT半橋單元的動態均流效果。IGBT模塊的正負端通過復合母排連接到直流支撐電容的兩極上。選用復合母排不但有助于減小IGBT開關過程產生的過電壓，而且還可以降低電磁干擾，提高電路的電磁兼容(EMC)性能。下面簡單介紹并聯設計中的IGBT管子參數選擇方法，因為IGBT是最為重要的器件，成功與否在與這個管子是否好使。3.1所有IGBT飽和壓降測試工欲善其事，必先利其器！手頭上最好要有IGBT參數測試，測試IGBT的飽和壓降Vsat。[圖片]的飽和壓降曲線的特性，如果飽和壓降差別過大，會出現正反饋現象。這里需要將IGBT級別，最好選擇參數一致達到100mV測試過程中，需要注意的事情：第二：測試使用脈沖電流，減小IGBT自身的溫度提高。參考儀器：IGBT-1200A在使用同樣的方法，測試內建二極管飽和壓降，他的壓降不同會導致靜態電流時，出現溫度升高不一致的情況。首先將IGBT和E斷開，測試方式在使用測試IGBT。。3.3所有IGBT內建二極管反向恢復時間測試了，但是如果速度慢，那就悲哀了，還需要外接一個大容量，高速的二極管，麻煩呀，官方給定的資料不夠，看不出內建二極管的速度。二極管反向恢復測試儀，測試這個IGBT測試結果給大家分享一下，如下圖。

IGBT并聯技術分析胡永宏博士（艾克思科技）[圖片]IGBT并聯技術分析 [圖片]IGBT飽和壓降Vsat實測值和官方參數對比 通過電力電子器件串聯或并聯兩種基本方法，均可增大電力電子裝置的功率等級。采用這兩種方法設計的大功變流器，結構相對簡單，加之控制策略與小功率變流器相兼容，功率提升主要靠電力電子器件串并聯數目的增加來實現，因此具有成本較低，便于不同功率等級變流器進行模塊化設計和生產等優點。通過串聯IGBT可以提高變流器的電壓等級，而通過并聯IGBT則可以提高變流器的電流等級，從而提升變流器的功率等級。考慮到前者功率密度相對較低，從性價比出發，IGBT并聯技術是最好的選擇。1 IGBT并聯運行分析1.1影響并聯IGBT均流的主要因素1)      IGBT和反并聯二極管靜態參數的影響IGBT的飽和壓降Vce(sat)、反并聯二極管的正向壓降Vf主要影響靜態均流效果；IGBT的跨導gfs和柵極－發射級閾值電壓Vge_th、反并聯二極管的反向恢復特性（反向恢復時間trr和反向恢復電荷Qrr等）主要影響動態均流效果。2)      IGBT驅動電路參數的影響并聯IGBT的門極驅動電壓Vge的大小主要影響并聯IGBT的靜態均流，而門極驅動信號的變化率、門極驅動電阻Rg、驅動線路的布局和感抗等參數則對并聯IGBT的動態均流有很大的影響。3)      IGBT安裝的散熱考慮，如果IGBT散熱出現熱量過于集中，IGBT溫度差別大，會影響的溫度特性，形成正反饋現象。4)      主電路結構的影響主電路的結構會造成線路感抗差異，并對并聯IGBT的動態均流產生影響，而線路的電阻則影響靜態均流。1.2并聯技術遵循的原則1)      模塊的選擇：通過選擇具有正溫度系數并且最好是同一批次的IGBT單元，可以提高器件參數的一致性，實現最好的靜態均流。2)      共用驅動電路通過IGBT驅動電路參數的合理設計和共用同一驅動電路，可以提高IGBT開關速度、減小器件參數分布性的影響，改善動態均流的效果。3)      對稱布局并聯回路中所有的功率回路和驅動回路須保持最小回路漏感及嚴格的對稱布局，模塊應盡量靠近，并優化均衡散熱，以提高并聯IGBT的均流效果。4)      串聯均流電感：交流輸出端串聯的電感可以抑制IGBT和二極管在開關過程中的電流變化率，可以大大減小由于開關過程的差異造成的電流不均衡，通過均流電感的合理設計可以確保并聯IGBT的動態均流效果滿足設計要求。5)      降額使用：即使IGBT模塊的選擇、共用驅動電路和優化布局已達到最優，但其靜態和動態性能仍然不可能達到理想的均衡。更為重要的是，IGBT模塊內部的反并聯續流二極管是雙極性器件，其正向通態壓降呈負溫度系數，因此最好對IGBT進行15％～20％的降額使用。3并聯技術整體設計根據上述設計原則，本文設計了一個額定容量為250kVA的電路，三相交流輸出線電壓為380V，交流輸出相電流為380A，為滿足三相變流器在380V交流電壓下PWM整流器工作模式的需要，直流環節電壓設計為700V，整體設計結構如圖1所示。[圖片]圖1電路整體結構電氣圖電路將IGBT模塊、控制單元、驅動單元、直流支撐電容(C10)、均流電感(L1～L9)、吸收電容(C1～C9)、兩個交流電流傳感器(x1、x2)、兩個交流電壓傳感器(LV-2、LV-3)、一個直流電壓傳感器(LV-1)、共模磁環等變流器所需的重要零部件集成在一起，組成一個功能相對比較完整和獨立的模塊。電路的每相半橋電路由3個并聯的IGBT半橋電路組成，每個IGBT半橋電路的中間引出端通過均流電感并聯在一起，以提高每個IGBT半橋單元的動態均流效果。IGBT模塊的正負端通過復合母排連接到直流支撐電容的兩極上。選用復合母排不但有助于減小IGBT開關過程產生的過電壓，而且還可以降低電磁干擾，提高電路的電磁兼容(EMC)性能。下面簡單介紹并聯設計中的IGBT管子參數選擇方法，因為IGBT是最為重要的器件，成功與否在與這個管子是否好使。3.1所有IGBT飽和壓降測試工欲善其事，必先利其器！手頭上最好要有IGBT參數測試，測試IGBT的飽和壓降Vsat。[圖片]的飽和壓降曲線的特性，如果飽和壓降差別過大，會出現正反饋現象。這里需要將IGBT級別，最好選擇參數一致達到100mV測試過程中，需要注意的事情：第二：測試使用脈沖電流，減小IGBT自身的溫度提高。參考儀器：IGBT-1200A在使用同樣的方法，測試內建二極管飽和壓降，他的壓降不同會導致靜態電流時，出現溫度升高不一致的情況。首先將IGBT和E斷開，測試方式在使用測試IGBT。。3.3所有IGBT內建二極管反向恢復時間測試了，但是如果速度慢，那就悲哀了，還需要外接一個大容量，高速的二極管，麻煩呀，官方給定的資料不夠，看不出內建二極管的速度。二極管反向恢復測試儀，測試這個IGBT測試結果給大家分享一下，如下圖。[圖片]二極管反向恢復電流斜率        二極管反向恢復時間      實測數據測試反向電壓：300V二極管反向恢復電流：0.48*10=4.8A二極管反向恢復時間：280nS

IGBT并聯技術分析胡永宏博士（艾克思科技） [圖片]IGBT飽和壓降Vsat實測值和官方參數對比 [圖片]IGBT并聯技術分析 通過電力電子器件串聯或并聯兩種基本方法，均可增大電力電子裝置的功率等級。采用這兩種方法設計的大功變流器，結構相對簡單，加之控制策略與小功率變流器相兼容，功率提升主要靠電力電子器件串并聯數目的增加來實現，因此具有成本較低，便于不同功率等級變流器進行模塊化設計和生產等優點。通過串聯IGBT可以提高變流器的電壓等級，而通過并聯IGBT則可以提高變流器的電流等級，從而提升變流器的功率等級?？紤]到前者功率密度相對較低，從性價比出發，IGBT并聯技術是最好的選擇。1 IGBT并聯運行分析1.1影響并聯IGBT均流的主要因素1)      IGBT和反并聯二極管靜態參數的影響IGBT的飽和壓降Vce(sat)、反并聯二極管的正向壓降Vf主要影響靜態均流效果；IGBT的跨導gfs和柵極－發射級閾值電壓Vge_th、反并聯二極管的反向恢復特性（反向恢復時間trr和反向恢復電荷Qrr等）主要影響動態均流效果。2)      IGBT驅動電路參數的影響并聯IGBT的門極驅動電壓Vge的大小主要影響并聯IGBT的靜態均流，而門極驅動信號的變化率、門極驅動電阻Rg、驅動線路的布局和感抗等參數則對并聯IGBT的動態均流有很大的影響。3)      IGBT安裝的散熱考慮，如果IGBT散熱出現熱量過于集中，IGBT溫度差別大，會影響的溫度特性，形成正反饋現象。4)      主電路結構的影響主電路的結構會造成線路感抗差異，并對并聯IGBT的動態均流產生影響，而線路的電阻則影響靜態均流。1.2并聯技術遵循的原則1)      模塊的選擇：通過選擇具有正溫度系數并且最好是同一批次的IGBT單元，可以提高器件參數的一致性，實現最好的靜態均流。2)      共用驅動電路通過IGBT驅動電路參數的合理設計和共用同一驅動電路，可以提高IGBT開關速度、減小器件參數分布性的影響，改善動態均流的效果。3)      對稱布局并聯回路中所有的功率回路和驅動回路須保持最小回路漏感及嚴格的對稱布局，模塊應盡量靠近，并優化均衡散熱，以提高并聯IGBT的均流效果。4)      串聯均流電感：交流輸出端串聯的電感可以抑制IGBT和二極管在開關過程中的電流變化率，可以大大減小由于開關過程的差異造成的電流不均衡，通過均流電感的合理設計可以確保并聯IGBT的動態均流效果滿足設計要求。5)      降額使用：即使IGBT模塊的選擇、共用驅動電路和優化布局已達到最優，但其靜態和動態性能仍然不可能達到理想的均衡。更為重要的是，IGBT模塊內部的反并聯續流二極管是雙極性器件，其正向通態壓降呈負溫度系數，因此最好對IGBT進行15％～20％的降額使用。3并聯技術整體設計根據上述設計原則，本文設計了一個額定容量為250kVA的電路，三相交流輸出線電壓為380V，交流輸出相電流為380A，為滿足三相變流器在380V交流電壓下PWM整流器工作模式的需要，直流環節電壓設計為700V，整體設計結構如圖1所示。[圖片]圖1電路整體結構電氣圖電路將IGBT模塊、控制單元、驅動單元、直流支撐電容(C10)、均流電感(L1～L9)、吸收電容(C1～C9)、兩個交流電流傳感器(x1、x2)、兩個交流電壓傳感器(LV-2、LV-3)、一個直流電壓傳感器(LV-1)、共模磁環等變流器所需的重要零部件集成在一起，組成一個功能相對比較完整和獨立的模塊。電路的每相半橋電路由3個并聯的IGBT半橋電路組成，每個IGBT半橋電路的中間引出端通過均流電感并聯在一起，以提高每個IGBT半橋單元的動態均流效果。IGBT模塊的正負端通過復合母排連接到直流支撐電容的兩極上。選用復合母排不但有助于減小IGBT開關過程產生的過電壓，而且還可以降低電磁干擾，提高電路的電磁兼容(EMC)性能。下面簡單介紹并聯設計中的IGBT管子參數選擇方法，因為IGBT是最為重要的器件，成功與否在與這個管子是否好使。3.1所有IGBT飽和壓降測試工欲善其事，必先利其器！手頭上最好要有IGBT參數測試，測試IGBT的飽和壓降Vsat。[圖片]的飽和壓降曲線的特性，如果飽和壓降差別過大，會出現正反饋現象。這里需要將IGBT級別，最好選擇參數一致達到100mV測試過程中，需要注意的事情：第二：測試使用脈沖電流，減小IGBT自身的溫度提高。參考儀器：IGBT-1200A在使用同樣的方法，測試內建二極管飽和壓降，他的壓降不同會導致靜態電流時，出現溫度升高不一致的情況。首先將IGBT和E斷開，測試方式在使用測試IGBT。。3.3所有IGBT內建二極管反向恢復時間測試了，但是如果速度慢，那就悲哀了，還需要外接一個大容量，高速的二極管，麻煩呀，官方給定的資料不夠，看不出內建二極管的速度。二極管反向恢復測試儀，測試這個IGBT測試結果給大家分享一下，如下圖。[圖片]二極管反向恢復電流斜率        二極管反向恢復時間      實測數據測試反向電壓：300V二極管反向恢復電流：0.48*10=4.8A二極管反向恢復時間：280nS

IGBT飽和壓降Vsat實測值和官方參數對比在國內電子市場上，魚目混珠的產品太多，特別是大功率的IGBT，全新的和翻新的很難分辨出真假，標稱的飽和壓降參數和實際的參數相差較大。工程師容易測試IGBT是否順壞，但是難測試大電流情況下IGBT的表現情況。如果采用多個IGBT并聯工作，即使是同一批次的產品，由于個體差異，大電流情況下的Vce壓降千差萬別，無法很好實現均流。如果能夠真實測量大電流情況下，IGBT的實際壓降，使用IGBT到實際產品時，能夠大大的提高產品的可靠性。當然，本產品可以再采購時使用，準確分辨IGBT真偽，防止買到次品。廠家給定的參數為400A時，對應輸出電壓為2.5V@Vgs=15.0V，對應的管子熱量損耗為1000W。如果工程師安裝這個特性曲線進行散熱設計，選擇多大的散熱片，選擇多大的風速都是可以計算出來的。這些當然是理想的情況了，實際上，廠家給出的管子特性曲線都是真實的IGBT的實際測試曲線，但是那些IGBT是經過挑選的，一批里面最好的管子，這樣在銷售的時候才有競爭力，你會去買一個同樣電流，壓降更大的管子嗎？當然不會，選擇性能好的才是最佳選擇呀！本人也是工程師，在此深受其害。記的在做一個30V1200A的36kW恒流恒壓電源的時候，本人采用了移向全橋結構，如下圖。[圖片]圖1移向全橋結構使用uc3875作為主控芯片，當滿功率測試時，器件都工作在了軟開關階段了，扇熱片發熱厲害，分析一下，這個時候只有剩下導通損耗了呀。多次懷疑自己的開通時序問題，但是都沒有發現問題，經過長時間的折騰，測試IGBT的特性，發現問題是IGBT的管壓降比官方參數高，官方2.0V，實測2.8V,時間高0.8V，多么可怕。這里使用艾克思科技的IGBT-1200A型測試儀來測試，CM400HA-24HA型IGBT來說明問題，器件參數如下圖所示。[圖片]圖2IGBT外形圖和參數圖測試器件為CM400HA-24H@Vgs=15.0V，得到的曲線如下圖：[圖片]下表將測試數據和官方數據進行比較，電流(A)電壓(V)官方數據(V)00.0320162.82.2641.9319.52.7742.4482.43.2082.6639.13.5982.858024.0043.210014.526無1097.44.8無12005.116無通過比較發現：官方數據僅供參考，數據優化后非常美，實際上達不到標定參數，如果按照官方給定的參數設計散熱量的話，你就相差50%，后果嚴重，模電工程師不但需要具備看英文參數手冊的能力，還需要具有準確的判斷手頭上的IGBT真實參數的能力，哈哈哈模電工程師就是一個需要資歷、經驗的崗位。回想我的一個朋友曾經使用IGBT做并聯，獲得更大的電流容量，在實際的操作中，損失傷亡較大。后來我去幫忙解決問題，發現主要問題是IGBT的Vsat問題，當使用儀器測試好器件的Vsat后，然后使用相同批次，相同Vsat的IGBT并聯后，一切都工作正常了。結論是：同一批產品，igbt不像mos管的參數那么標準，差別較大，并聯更需謹慎。[圖片]IGBT飽和壓降Vsat實測值和官方參數對比 [圖片]IGBT并聯技術分析 

IGBT并聯胡永宏博士（艾克思科技）通過電力電子器件串聯或并聯兩種基本方法，均可增大電力電子裝置的功率等級。采用這兩種方法設計的大功變流器，結構相對簡單，加之控制策略與小功率變流器相兼容，功率提升主要靠電力電子器件串并聯數目的增加來實現，因此具有成本較低，便于不同功率等級變流器進行模塊化設計和生產等優點。通過串聯IGBT可以提高變流器的電壓等級，而通過并聯IGBT則可以提高變流器的電流等級，從而提升變流器的功率等級?？紤]到前者功率密度相對較低，從性價比出發，IGBT并聯技術是最好的選擇。1 IGBT并聯運行分析1.1影響并聯IGBT均流的主要因素1)      IGBT和反并聯二極管靜態參數的影響IGBT的飽和壓降Vce(sat)、反并聯二極管的正向壓降Vf主要影響靜態均流效果；IGBT的跨導gfs和柵極－發射級閾值電壓Vge_th、反并聯二極管的反向恢復特性（反向恢復時間trr和反向恢復電荷Qrr等）主要影響動態均流效果。2)      IGBT驅動電路參數的影響并聯IGBT的門極驅動電壓Vge的大小主要影響并聯IGBT的靜態均流，而門極驅動信號的變化率、門極驅動電阻Rg、驅動線路的布局和感抗等參數則對并聯IGBT的動態均流有很大的影響。3)      IGBT安裝的散熱考慮，如果IGBT散熱出現熱量過于集中，IGBT溫度差別大，會影響的溫度特性，形成正反饋現象。4)      主電路結構的影響主電路的結構會造成線路感抗差異，并對并聯IGBT的動態均流產生影響，而線路的電阻則影響靜態均流。1.2并聯技術遵循的原則1)      模塊的選擇：通過選擇具有正溫度系數并且最好是同一批次的IGBT單元，可以提高器件參數的一致性，實現最好的靜態均流。2)      共用驅動電路通過IGBT驅動電路參數的合理設計和共用同一驅動電路，可以提高IGBT開關速度、減小器件參數分布性的影響，改善動態均流的效果。3)      對稱布局并聯回路中所有的功率回路和驅動回路須保持最小回路漏感及嚴格的對稱布局，模塊應盡量靠近，并優化均衡散熱，以提高并聯IGBT的均流效果。4)      串聯均流電感：交流輸出端串聯的電感可以抑制IGBT和二極管在開關過程中的電流變化率，可以大大減小由于開關過程的差異造成的電流不均衡，通過均流電感的合理設計可以確保并聯IGBT的動態均流效果滿足設計要求。5)      降額使用：即使IGBT模塊的選擇、共用驅動電路和優化布局已達到最優，但其靜態和動態性能仍然不可能達到理想的均衡。更為重要的是，IGBT模塊內部的反并聯續流二極管是雙極性器件，其正向通態壓降呈負溫度系數，因此最好對IGBT進行15％～20％的降額使用。3并聯技術整體設計根據上述設計原則，本文設計了一個額定容量為250kVA的電路，三相交流輸出線電壓為380V，交流輸出相電流為380A，為滿足三相變流器在380V交流電壓下PWM整流器工作模式的需要，直流環節電壓設計為700V，整體設計結構如圖1所[圖片]圖1電路整體結構電氣圖電路將IGBT模塊、控制單元、驅動單元、直流支撐電容(C10)、均流電感(L1～L9)、吸收電容(C1～C9)、兩個交流電流傳感器(x1、x2)、兩個交流電壓傳感器(LV-2、LV-3)、一個直流電壓傳感器(LV-1)、共模磁環等變流器所需的重要零部件集成在一起，組成一個功能相對比較完整和獨立的模塊。電路的每相半橋電路由3個并聯的IGBT半橋電路組成，每個IGBT半橋電路的中間引出端通過均流電感并聯在一起，以提高每個IGBT半橋單元的動態均流效果。IGBT模塊的正負端通過復合母排連接到直流支撐電容的兩極上。選用復合母排不但有助于減小IGBT開關過程產生的過電壓，而且還可以降低電磁干擾，提高電路的電磁兼容(EMC)性能。下面簡單介紹并聯設計中的IGBT管子參數選擇方法，因為IGBT是最為重要的器件，成功與否在與這個管子是否好使。3.1所有IGBT飽和壓降測試工欲善其事，必先利其器！手頭上最好要有IGBT參數測試，測試IGBT的飽和壓降Vsat。[圖片]的飽和壓降曲線的特性，如果飽和壓降差別過大，會出現正反饋現象。這里需要將IGBT級別，最好選擇參數一致達到100mV測試過程中，需要注意的事情：第二：測試使用脈沖電流，減小IGBT自身的溫度提高。參考儀器：IGBT-1200A在使用同樣的方法，測試內建二極管飽和壓降，他的壓降不同會導致靜態電流時，出現溫度升高不一致的情況。首先將IGBT和E斷開，測試方式在使用測試IGBT。。3.3所有IGBT內建二極管反向恢復時間測試了，但是如果速度慢，那就悲哀了，還需要外接一個大容量，高速的二極管，麻煩呀，官方給定的資料不夠，看不出內建二極管的速度。二極管反向恢復測試儀，測試這個IGBT測試結果給大家分享一下，如下圖。[圖片]二極管反向恢復電流斜率        二極管反向恢復時間      實測數據測試反向電壓：300V二極管反向恢復電流：0.48*10=4.8A二極管反向恢復時間：280nS

IGBT并聯技術分析胡永宏博士（艾克思科技）通過電力電子器件串聯或并聯兩種基本方法，均可增大電力電子裝置的功率等級。采用這兩種方法設計的大功變流器，結構相對簡單，加之控制策略與小功率變流器相兼容，功率提升主要靠電力電子器件串并聯數目的增加來實現，因此具有成本較低，便于不同功率等級變流器進行模塊化設計和生產等優點。通過串聯IGBT可以提高變流器的電壓等級，而通過并聯IGBT則可以提高變流器的電流等級，從而提升變流器的功率等級。考慮到前者功率密度相對較低，從性價比出發，IGBT并聯技術是最好的選擇。1 IGBT并聯運行分析1.1影響并聯IGBT均流的主要因素1)      IGBT和反并聯二極管靜態參數的影響IGBT的飽和壓降Vce(sat)、反并聯二極管的正向壓降Vf主要影響靜態均流效果；IGBT的跨導gfs和柵極－發射級閾值電壓Vge_th、反并聯二極管的反向恢復特性（反向恢復時間trr和反向恢復電荷Qrr等）主要影響動態均流效果。2)      IGBT驅動電路參數的影響并聯IGBT的門極驅動電壓Vge的大小主要影響并聯IGBT的靜態均流，而門極驅動信號的變化率、門極驅動電阻Rg、驅動線路的布局和感抗等參數則對并聯IGBT的動態均流有很大的影響。3)      IGBT安裝的散熱考慮，如果IGBT散熱出現熱量過于集中，IGBT溫度差別大，會影響的溫度特性，形成正反饋現象。4)      主電路結構的影響主電路的結構會造成線路感抗差異，并對并聯IGBT的動態均流產生影響，而線路的電阻則影響靜態均流。1.2并聯技術遵循的原則1)      模塊的選擇：通過選擇具有正溫度系數并且最好是同一批次的IGBT單元，可以提高器件參數的一致性，實現最好的靜態均流。2)      共用驅動電路通過IGBT驅動電路參數的合理設計和共用同一驅動電路，可以提高IGBT開關速度、減小器件參數分布性的影響，改善動態均流的效果。3)      對稱布局并聯回路中所有的功率回路和驅動回路須保持最小回路漏感及嚴格的對稱布局，模塊應盡量靠近，并優化均衡散熱，以提高并聯IGBT的均流效果。4)      串聯均流電感：交流輸出端串聯的電感可以抑制IGBT和二極管在開關過程中的電流變化率，可以大大減小由于開關過程的差異造成的電流不均衡，通過均流電感的合理設計可以確保并聯IGBT的動態均流效果滿足設計要求。5)      降額使用：即使IGBT模塊的選擇、共用驅動電路和優化布局已達到最優，但其靜態和動態性能仍然不可能達到理想的均衡。更為重要的是，IGBT模塊內部的反并聯續流二極管是雙極性器件，其正向通態壓降呈負溫度系數，因此最好對IGBT進行15％～20％的降額使用。3并聯技術整體設計根據上述設計原則，本文設計了一個額定容量為250kVA的電路，三相交流輸出線電壓為380V，交流輸出相電流為380A，為滿足三相變流器在380V交流電壓下PWM整流器工作模式的需要，直流環節電壓設計為700V，整體設計結構如圖1所示。[圖片]圖1電路整體結構電氣圖電路將IGBT模塊、控制單元、驅動單元、直流支撐電容(C10)、均流電感(L1～L9)、吸收電容(C1～C9)、兩個交流電流傳感器(x1、x2)、兩個交流電壓傳感器(LV-2、LV-3)、一個直流電壓傳感器(LV-1)、共模磁環等變流器所需的重要零部件集成在一起，組成一個功能相對比較完整和獨立的模塊。電路的每相半橋電路由3個并聯的IGBT半橋電路組成，每個IGBT半橋電路的中間引出端通過均流電感并聯在一起，以提高每個IGBT半橋單元的動態均流效果。IGBT模塊的正負端通過復合母排連接到直流支撐電容的兩極上。選用復合母排不但有助于減小IGBT開關過程產生的過電壓，而且還可以降低電磁干擾，提高電路的電磁兼容(EMC)性能。下面簡單介紹并聯設計中的IGBT管子參數選擇方法，因為IGBT是最為重要的器件，成功與否在與這個管子是否好使。3.1所有IGBT飽和壓降測試工欲善其事，必先利其器！手頭上最好要有IGBT參數測試，測試IGBT的飽和壓降Vsat。[圖片]的飽和壓降曲線的特性，如果飽和壓降差別過大，會出現正反饋現象。這里需要將IGBT級別，最好選擇參數一致達到100mV測試過程中，需要注意的事情：第二：測試使用脈沖電流，減小IGBT自身的溫度提高。參考儀器：IGBT-1200A在使用同樣的方法，測試內建二極管飽和壓降，他的壓降不同會導致靜態電流時，出現溫度升高不一致的情況。首先將IGBT和E斷開，測試方式在使用測試IGBT。。3.3所有IGBT內建二極管反向恢復時間測試了，但是如果速度慢，那就悲哀了，還需要外接一個大容量，高速的二極管，麻煩呀，官方給定的資料不夠，看不出內建二極管的速度。二極管反向恢復測試儀，測試這個IGBT測試結果給大家分享一下，如下圖。[圖片]二極管反向恢復電流斜率        二極管反向恢復時間      實測數據測試反向電壓：300V二極管反向恢復電流：0.48*10=4.8A二極管反向恢復時間：280nS