在綠色能源快速發(fā)展的當(dāng)下，太陽能發(fā)電對(duì)于人們來說已經(jīng)不是什么新鮮事物。在太陽能逆變電源的角度來說，想要獲得更多的效率，IGBT就是必不可少的重要器件。使用IGBT能夠?yàn)樘柲苣孀兤鲙砀蟮氖找?。在以下的?nèi)容中，小編就將為大家介紹采用全橋逆變拓?fù)?，來?duì)IGBT進(jìn)行選擇的方法。
從嚴(yán)格的意義上來說，太陽能逆變器屬于一種功率類的電子電路，太陽能逆變器是一種功率電子電路，能把太陽能電池板的直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓來驅(qū)動(dòng)家用電器、照明及電機(jī)工具等交流負(fù)載。如圖1所示，太陽能逆變器的典型架構(gòu)一般采用四個(gè)開關(guān)的全橋拓?fù)洹?/p>
再在圖1中，Q1和Q3被指定為高壓側(cè)IGBT，Q2和Q4則是低壓側(cè)IGBT。該逆變器用于在其目標(biāo)市場(chǎng)的頻率和電壓條件下，產(chǎn)生單相位正弦電壓波形。有些逆變器用于連接凈計(jì)量效益電網(wǎng)的住宅安裝，這就是其中一個(gè)目標(biāo)應(yīng)用市場(chǎng)，此項(xiàng)應(yīng)用要求逆變器提供低諧波交流正弦電壓，讓電力可注入電網(wǎng)中。
為滿足這個(gè)要求，IGBT可在20kHz或以上頻率的情況下，對(duì)50Hz或60Hz的頻率進(jìn)行脈寬調(diào)制，因此輸出電感器L1和L2便可以保持合理的小巧體積，并能有效抑制諧波。此外，由于其轉(zhuǎn)換頻率高出人類的正常聽覺頻譜，因此該設(shè)計(jì)也可盡量減少逆變器產(chǎn)生的可聽噪聲。
脈寬調(diào)制這些IGBT的最佳方法是什么？怎樣才能把功耗降到最低呢？方法之一是僅對(duì)高壓側(cè)IGBT進(jìn)行脈寬調(diào)制，對(duì)應(yīng)的低壓側(cè)IGBT以50Hz或60Hz換相。圖2所示為一個(gè)典型的柵壓信號(hào)。當(dāng)Q1正進(jìn)行脈寬調(diào)制時(shí)，Q4維持正半周期操作。Q2和Q3在正半周期保持關(guān)斷。到了負(fù)半周期，當(dāng)Q3進(jìn)行脈寬調(diào)制時(shí)，Q2保持開啟狀態(tài)。Q1和Q4會(huì)在負(fù)半周期關(guān)斷。圖2也顯示了通過輸出濾波電容器C1的AC正弦電壓波形。
此變換技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)電流不會(huì)在高壓側(cè)反并二極管上自由流動(dòng)，因此可把不必要的損耗低至最低。
(2)低壓側(cè)IGBT只會(huì)在50Hz或60Hz工頻進(jìn)行切換，主要是導(dǎo)通損耗。
(3)由于同一相上的IGBT絕對(duì)不會(huì)以互補(bǔ)的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，所以不可能出現(xiàn)總線短路擊穿情況。
(4)可優(yōu)化低壓側(cè)IGBT的反并聯(lián)二極管，以盡量減低續(xù)流和反向恢復(fù)導(dǎo)致的損耗。
IGBT技術(shù)
IGBT基本上是具備金屬門氧化物門結(jié)構(gòu)的$雙極型晶體管(BJT)。這種設(shè)計(jì)讓IGBT的柵極可以像MOSFET一樣，以電壓代替電流來控制開關(guān)。作為一種BJT，IGBT的電流處理能力比MOSFET更高。同時(shí)，IGBT亦如BJT一樣是一種少數(shù)載體元件。這意味著IGBT關(guān)閉的速度是由少數(shù)載體復(fù)合的速度快慢來決定。此外，IGBT的關(guān)閉時(shí)間與它的集極-射極飽和電壓(Vce(on))成反比(如圖3所示)。
以圖3為例，若IGBT擁有相同的體積和技術(shù)，一個(gè)超速IGBT比一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)速度的IGBT擁有更高的Vce(on)。然而，超速IGBT的關(guān)閉速度卻比標(biāo)準(zhǔn)IGBT快得多。圖3反映的這種關(guān)系，是通過控制IGBT的少數(shù)載體復(fù)合率的使用周期以影響關(guān)閉時(shí)間來實(shí)現(xiàn)的。
通過上文的介紹，相信大家對(duì)于IGBT在太陽能逆變中的作用有了一定的了解。本文采用圖文結(jié)合的方式，為大家從反方向整理出了利用全橋逆變拓?fù)鋪矸赐艻GBT，從而進(jìn)行選擇的方法。對(duì)于太陽能比較感興趣的朋友可以花上幾分鐘來閱讀本文，相信會(huì)有意想不到的收獲。
