igbt逆变器提升功率



IGBT在新能源汽车中的应用（上）

IGBT在新能源汽车中的应用主要体现在以下几个方面：

电动控制系统的高功率直流/交流逆变器：

IGBT模块在电动汽车的电动控制系统中发挥着至关重要的作用，它们被用于高功率的直流/交流逆变器中。这些逆变器负责将电池组提供的直流电转换为驱动电机所需的交流电，从而控制汽车的行驶。

驱动汽车电机：

IGBT模块的高效开关性能使得它们成为驱动汽车电机的理想选择。通过精确控制IGBT的开关状态，可以实现对电机转速和扭矩的精确控制，从而提高电动汽车的动力性能和驾驶体验。

车载空调控制系统：

除了驱动电机外，IGBT模块还应用于车载空调控制系统中。它们负责调节空调压缩机的功率输出，从而实现对车内温度的精确控制。这对于提高电动汽车的舒适性和能效具有重要意义。

总结：IGBT以其独特的性能优势，在新能源汽车行业中扮演着核心角色。特别是在电动汽车领域，IGBT模块在电动控制系统的高功率直流/交流逆变器、驱动汽车电机以及车载空调控制系统中发挥着至关重要的作用。这些应用不仅提高了电动汽车的动力性能和驾驶体验，还促进了新能源汽车行业的创新和发展。

英飞凌650V混合SiC IGBT单管助力户用光伏逆变器提频增效

在户用光伏逆变器领域，英飞凌公司推出了650V混合SiC IGBT单管，旨在通过这一创新解决方案，提高频率、增加效率并助力系统性能提升。

户用光伏系统每年的安装量显著增长，单相光伏逆变器的功率范围一般在3至10kW。在设计上，为了实现紧凑体积、轻巧重量、方便安装与维护、融合储能以提高用电效率，并在光照不足时保证高效能，逆变器需要具备这些特点。在功率器件的选择上，传统方案基于TO-247封装的分立器件，而英飞凌与客户合作引入的650V高速IGBT方案，旨在解决成本竞争与性能优化的双重需求。

在电路拓扑方面，常见的设计包括H4、H5、H6、H6.5和HERIC等，均旨在解决共模电压跳变导致的系统对地漏电流问题，满足电气安全标准的同时兼顾光照不足时的高效率，基本达到最大效率98%，加权效率97%以上。尽管不同拓扑在设计上有细微差异，但本质上趋向于平衡效率与成本。

面对650V单管功率器件市场缺乏创新的压力，英飞凌提出了一种结合IGBT低成本与SiC高性能的解决方案——650V混合SiC IGBT。这一器件将IGBT与SiC二极管封装于同一个TO247-3/4封装中，实现成本效益与性能优势的结合。该方案提供40A、50A和75A三种规格，以满足户用光伏逆变器的需求。

具体而言，650V混合SiC IGBT包括RH5（内置半电流SiC二极管）与SS5（内置全电流SiC二极管）两种型号。TRENCHSTOP™ H5芯片以其快速开关速度、低关断损耗与高效率，适用于30kHz至100kHz的高频应用；而TRENCHSTOP™ S5则在中等开关速度下，具有较低的饱和压降，适用于10kHz至40kHz的应用。内置SiC二极管特性与IGBT进行电流最佳匹配。

该混合SiC IGBT单管的关键技术特点包括使用英飞凌的650V H5/S5 IGBT晶圆与第六代SiC二极管，SiC二极管具有极小的Qrr（反向恢复电流）与降低的反向恢复损耗Erec。IGBT的开通损耗受温度影响较小，有助于降低电磁干扰（EMI）。

具体分析表明，RH5中的SiC二极管在If=50A时虽有较高的正向压降，但实际应用中的结温较低，二极管电流较小，因此对功耗影响不大。SiC二极管对IGBT的开通损耗影响显著，相比EH5方案，Ic=25A时降低70%，总开关损耗降低55%。这表明在高频与效率提升方面，650V SiC混合单管具有明显的技术优势，尤其是在小容量户用光伏逆变器领域。

在系统电路拓扑与仿真分析中，以HERIC电路为主，该拓扑结构有效隔离了零电平时交流滤波电感与寄生电容之间的无功交换，提升系统效率，并降低寄生电容上的电压高频分量，消除漏电流。通过换流分析，可以发现工频管中反向恢复二极管特性影响高频管的开通损耗，通过利用SiC的低开关损耗特性，650V混合管可以有效降低损耗，提升系统效率。

以8kW户用光伏逆变器为例，基本电路仿真工作条件为Vdc=360V、V0=230V、fs=20kHz、Io=35A、PF=1、Th=100℃。在不同开关频率下，系统损耗与效率的变化显示，单纯提升至30kHz和40kHz只会增加系统损耗，降低效率。而采用650V混合SiC器件替换工频交流管后，方案2相比方案1，系统效率提升0.24%至0.34%，总损耗降低19.6W至27.2W。器件中高频管T1的结温降至140.3oC，工频管T5的结温降至106.2oC，SiC二极管D6的结温降至108oC。

总结而言，650V混合SiC IGBT单管通过简化替换过程，无需变更PCB和电路，即可在最短时间内实现系统效率提升和增加开关频率，同时降低散热设计要求与成本。这一解决方案在大范围内有效提升HERIC拓扑电路的开关频率，增加系统效率，降低并网电感尺寸，减少电流谐波对电网的污染。采用单一器件替换即可带来显著优势，无需复杂专利拓扑或软开关技术。

igbt是什么意思

IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor的首字母缩写，也被称作绝缘栅双极晶体管，是一种功率半导体元器件。以下是关于IGBT的详细解释：

一、IGBT的结构与特点

结构：IGBT结合了MOSFET和BIPOLAR两种结构的特点，其输入部为MOSFET结构，输出部为BIPOLAR结构。特点：IGBT是双极元件，使用电子与空穴两种载体，同时兼顾低饱和电压（与功率MOSFET的低导通电阻相当）和较快的开关特性。但相比功率MOSFET，IGBT的开关速度稍慢。

二、IGBT的分类与应用

分类：IGBT存在分立式元器件和模块之分，分别有其适合的应用范围。应用：IGBT被广泛应用于车载用途、工业设备、消费电子等各种领域。具体包括但不限于电车及HEV/EV等高输出电容的三相电机控制逆变器用途、UPS和工业设备电源的升压控制用途、IH（电磁感应加热）家用炊具的共振用途等。

三、IGBT的市场与发展

市场：IGBT作为功率半导体的重要成员，其市场需求持续增长，应用领域不断扩大。发展：随着技术的不断进步，IGBT的性能将进一步提升，其应用领域也将更加广泛。

综上所述，IGBT是一种重要的功率半导体元器件，具有独特的结构和特点，被广泛应用于各种领域。随着技术的不断发展，IGBT的性能和应用领域将持续拓展。

半导体逆导型IGBT(RC-IGBT)的详解；

逆导型IGBT（RC-IGBT）结合了IGBT和Diode的优点，成为一个整合组件，以降低成本并提高散热性能。RC-IGBT与传统IGBT和FWD结构之间的主要区别在于，RC-IGBT在IGBT底端的P+层保留一部分作为N+，实现了两个元件在单个芯片上的集成，有效减少了芯片面积。这样的设计使得RC-IGBT在保持与普通IGBT相同或略大的芯片面积的同时，减少了约三分之一的总芯片面积，降低了制造和封装成本。

从热阻角度来看，整合了FWD的RC-IGBT可以有效降低二极管的热阻，增加其抗浪涌电流的能力，并在一定程度上降低了IGBT的热阻。这样优化的热管理有助于提升逆变器系统的效率和稳定性。

集成FWD设计还降低了结温波动，改进了在低频率使用或堵转工况下，传统模块中IGBT和FWD间歇工作导致的温度波动问题，提高了器件的功率循环能力。这种集成方式使IGBT和FWD能够共享散热途径，减轻单个器件承受的热量负荷，从而降低结温波动，增强器件的可靠性。

然而，RC-IGBT还面临一些挑战。其中一个主要问题是正向输出特性的Snap-back（回跳）现象，导致器件在启动阶段呈现出负阻特性，影响其并联使用和轻载条件下的效率。关于这个问题，已有研究致力于改进芯片结构设计，以消除回跳现象，优化其动态性能。尽管如此，RC-IGBT在兼顾IGBT和FWD的静动态性能方面仍存在一定的技术难度。

总体来看，RC-IGBT通过集成设计实现了一系列优势，包括减小芯片尺寸、降低热阻、降低结温波动等，尤其是在电动汽车应用领域，富士等厂商已经将RC-IGBT作为重点器件进行推广应用。尽管存在Snap-back等问题，但针对这些问题的研究和优化仍在继续，使得RC-IGBT成为功率器件领域的一个重要发展方向。

igbt不用pwm信号可以调直流电压大小吗

可以。

1、IGBT调节直流电压大小可以有4种方法，调幅控制（PAM)方法，通过调节直流电压源输出（逆变器输入）电压Ud（可以用移相调压电路，也可以用斩波调压电路加电感和电容组成的滤波电路，来实现调节输出功率的目的。

2、脉冲频率调制(PFM)方法，通过改变逆变器的工作频率，从而改变负载输出阻抗以达到调节输出功率的目的。

3、脉冲频率调制(PFM)方法，通过改变逆变器的工作频率，从而改变负载输出阻抗以达到调节输出功率的目的。

4、谐振脉冲宽度调制(PWM)方法，谐通过改变两对开关管的驱动信号之间的相位差来改变输出电压值以达到调节功率的目的。所以不用PWM信号方法，也可以用另外三种方法来调直流电压的大小。

IGBT与逆变器的关系是什么？

IGBT与逆变器的关系IGBT只是用在逆变器中的功率器件，配合逆变器完成把直流电能转变成交流电的功能。

逆变器是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成交流电（一般为220V,50Hz正弦波）的电子器件。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。

IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor的简称，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(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的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的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。

igbt逆变器工作原理是什么

1. IGBT逆变器的工作原理是什么？

IGBT逆变器是一种高性能的电力变换器，常用于将直流电源转换为交流电源。IGBT逆变器由三个主要部分组成：输入整流器、中间环节电路和输出逆变器。输入整流器将输入的直流电压转换为中间环节电路所需的电压，而输出逆变器则将中间环节电路的直流电压转换为交流电压。在逆变过程中，IGBT（绝缘栅双极型晶体管）起到关键的作用。

2. IGBT逆变器与其他逆变器有何不同？

与其他逆变器相比，IGBT逆变器的主要优势在于其高效率和高性能。IGBT逆变器结合了晶体管的优点，即具有开关功率器件的高速开关能力，以及双极性晶体管的耐高电压的特性。这种组合使得IGBT逆变器能够在高电压和高频率下工作，并提供较高的输出功率。此外，IGBT逆变器还具有噪音低、可靠性高和体积小等优点。

3. IGBT逆变器的工作过程是怎样的？

IGBT逆变器的工作过程可以分为以下几个步骤：首先，输入整流器将输入的直流电源转换为中间环节电路所需的电压。然后，中间环节电路将直流电压提供给输出逆变器，输出逆变器再将中间环节电路的直流电压转换为交流电压。最后，输出逆变器将交流电压输出给负载。整个过程中，IGBT作为关键的功率开关器件，在不同的状态下控制着电流的流动。

4. IGBT逆变器的应用领域有哪些？

IGBT逆变器广泛应用于工业自动化、交通运输、太阳能发电、风力发电等领域。在工业自动化中，IGBT逆变器常用于控制电机的速度和转向。在交通运输中，IGBT逆变器用于电动汽车和混合动力汽车的电动驱动系统。在太阳能发电和风力发电中，IGBT逆变器将直流输入转换为交流输出，以满足电网的要求。

5. IGBT逆变器的未来发展趋势是什么？

随着科技的不断进步和应用需求的增加，IGBT逆变器正朝着更高效、更可靠、更智能化的方向发展。未来，IGBT逆变器有望实现更高的功率密度和更低的能耗。此外，随着电动汽车市场的扩大，对IGBT逆变器的需求也将大幅增长。同时，智能化的IGBT逆变器将通过集成更多的控制和监测功能来提高系统的性能和可靠性。

igbt和sic有什么区别

IGBT和SiC是两种不同的功率半导体材料，它们的主要区别在于使用的材料及其带来的性能差异。

首先，IGBT，即绝缘栅双极晶体管，是一种传统的硅基功率半导体器件。它结合了MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）和双极型功率晶体管的特点，具有驱动功率小、开关速度快、工作电压高等优点。因此，IGBT在电力转换、电机控制等领域得到了广泛应用。然而，硅材料的物理特性限制了IGBT在高温、高频和高功率密度等极端环境下的性能。

相比之下，SiC，即碳化硅，是一种新型的宽禁带半导体材料。与硅相比，碳化硅具有更高的禁带宽度、更高的热导率、更高的击穿电场和更高的电子饱和迁移率等优异性能。这些特性使得SiC器件能够在高温、高频和高功率密度等极端环境下工作，同时具有更低的导通电阻和更快的开关速度。因此，SiC器件在电动汽车、风力发电、太阳能逆变器等领域具有广阔的应用前景。

举个例子，假设我们有一个电动汽车的逆变器，它需要将电池的直流电转换为交流电来驱动电机。如果使用IGBT作为逆变器的功率器件，可能需要较大的散热器来散发器件产生的热量，而且开关频率可能受到限制。而如果使用SiC器件，由于其更高的热导率和更低的导通电阻，可以减小散热器的体积和重量，同时提高开关频率，从而提高整个系统的效率和功率密度。

综上所述，IGBT和SiC的主要区别在于使用的材料及其带来的性能差异。虽然IGBT在传统的电力转换和电机控制等领域得到了广泛应用，但SiC器件由于其优异的性能在极端环境下具有更广阔的应用前景。

湖北仙童科技有限公司 高端电力电源全面方案供应商 江生 13997866467