IGBT 模塊通過 MOSFET 的電壓驅動控制 GTR 的大電流導通,兼具 高輸入阻抗、低導通損耗、耐高壓 的特點,成為工業自動化、新能源、電力電子等領域的重要器件。其主要的工作原理是利用電壓信號高效控制功率傳輸,同時通過結構設計平衡開關速度與損耗,滿足不同場景的需求。
以變頻器驅動電機為例,IGBT的工作流程如下:
整流階段:電網交流電經二極管整流為直流電。
逆變階段:
IGBT模塊通過PWM(脈沖寬度調制)信號高頻開關,將直流電逆變為頻率可調的交流電,驅動電機變速運行。
當IGBT導通時,電流流向電機繞組;
當IGBT關斷時,電機電感的反向電流通過續流二極管回流,維持電流連續。
在電動汽車領域,它驅動電機高效運轉,提升續航里程表現。深圳變頻器igbt模塊
抗浪涌電流與短路保護能力:
優勢:IGBT 具備短時間承受過電流的能力(如 10 倍額定電流下可維持 10μs),配合驅動電路的退飽和檢測,可快速實現短路保護。
應用場景:電網故障穿越(FRT):在光伏、風電變流器中,當電網電壓驟降時,IGBT 模塊可承受短時過流,避免機組脫網,符合電網并網標準(如低電壓穿越 LVRT 要求)。
直流電網保護:在基于 IGBT 的直流斷路器中,通過快速關斷(納秒級)限制故障電流上升,保障直流電網安全(如張北 ±500kV 直流電網示范工程)。 北京igbt模塊其抗雪崩能力突出,能在瞬態過壓時保護器件免受損壞。
柵極電壓觸發:當在柵極施加一個正電壓時,MOSFET部分的導電通道被打開,電流可以從集電極流到發射極。由于集電極和發射極之間有一個P型區域,形成了一個PN結,電流在該區域中得到放大。電流通路形成:導通時電流路徑為集電極(P+)→ N-漂移區(低阻態)→ P基區 → 柵極溝道 → 發射極(N+)。此時IGBT等效為“MOSFET驅動的BJT”,MOSFET部分負責電壓控制,驅動功率微瓦級;BJT部分負責大電流放大,可實現600V~6500V高壓場景應用。關鍵導通參數:導通壓降VCE(sat)典型值為1~3V(遠低于BJT的5V),損耗更低;開關頻率為1~20kHz,兼顧效率與穩定性(優于BJT的<1kHz,低于MOSFET的100kHz+)。
高效電能轉換:IGBT 模塊能夠實現直流到交流(逆變)、交流到直流(整流)以及交直流電壓變換等功能,且在轉換過程中具有較高的效率。例如在新能源汽車的充電樁中,它可將電網的交流電轉換為適合給汽車電池充電的直流電,同時在車載逆變器中,又能將電池的直流電轉換為交流電,為車內的空調、音響等交流設備供電。
精確電力控制:IGBT 模塊可以通過控制其柵極電壓來精確地控制其導通和關斷,從而實現對電路中電流、電壓的精確控制。在電機驅動系統中,通過調節 IGBT 模塊的導通時間和頻率,可以精確控制電機的轉速和扭矩,使電機能夠根據實際需求高效運行,廣泛應用于工業自動化中的電機調速、機器人控制等領域。 智能電網建設中,它助力實現電能高效傳輸與智能分配。
新能源汽車:電機驅動:新能源汽車通常采用三相異步交流電機,電池提供的直流電需要通過IGBT控制的逆變器轉換為交流電,以適應電機的工作需求。IGBT不僅負責將直流電轉換為交流電,還參與調節電機的頻率和電壓,確保車輛的平穩加速和減速。車載空調:新能源汽車的空調系統依賴于IGBT來實現直流電到交流電的轉換,從而驅動空調壓縮機工作。充電樁:在新能源汽車充電過程中,IGBT用于將交流電轉換為適合車載電池的直流電。例如,特斯拉的超級充電站能夠提供超過40kW的功率,將電網提供的交流電高效地轉換為直流電,直接為汽車電池充電。耐高溫特性使其在工業環境中穩定運行,延長使用壽命。深圳Standard 1-packigbt模塊
其快速開關特性有效降低電路損耗,提升系統整體能效。深圳變頻器igbt模塊
高效率:
IGBT具有較低的導通電阻,可實現高效率的功率調節,增加設備效率。在新能源發電領域,如光伏電站中,IGBT模塊應用于光伏逆變器,能把光伏板產生的直流電高效轉換為交流電,實現與電網的對接。其可根據光照強度等條件實時調整工作狀態,提高發電效率,降低發電成本,助力光伏發電的大規模應用。
高速開關:
IGBT可在短時間內完成開關操作,能在高頻電路中使用,提高系統性能。在新能源汽車的電機驅動系統中,IGBT模塊作為主要部件,車輛行駛時,電池輸出的直流電需通過IGBT模塊逆變為交流電以驅動電機運轉。IGBT的高速開關特性使其能快速響應電機控制需求,實現電機的高效運轉,保障汽車的加速性能和動力輸出。 深圳變頻器igbt模塊