IGBT 模块通过 MOSFET 的电压驱动控制 GTR 的大电流导通,兼具 高输入阻抗、低导通损耗、耐高压 的特点,成为工业自动化、新能源、电力电子等领域的重要器件。其主要的工作原理是利用电压信号高效控制功率传输,同时通过结构设计平衡开关速度与损耗,满足不同场景的需求。
以变频器驱动电机为例,IGBT的工作流程如下:
整流阶段:电网交流电经二极管整流为直流电。
逆变阶段:
IGBT模块通过PWM(脉冲宽度调制)信号高频开关,将直流电逆变为频率可调的交流电,驱动电机变速运行。
当IGBT导通时,电流流向电机绕组;
当IGBT关断时,电机电感的反向电流通过续流二极管回流,维持电流连续。
在电动汽车领域,它驱动电机高效运转,提升续航里程表现。深圳变频器igbt模块
抗浪涌电流与短路保护能力:
优势:IGBT 具备短时间承受过电流的能力(如 10 倍额定电流下可维持 10μs),配合驱动电路的退饱和检测,可快速实现短路保护。
应用场景:电网故障穿越(FRT):在光伏、风电变流器中,当电网电压骤降时,IGBT 模块可承受短时过流,避免机组脱网,符合电网并网标准(如低电压穿越 LVRT 要求)。
直流电网保护:在基于 IGBT 的直流断路器中,通过快速关断(纳秒级)限制故障电流上升,保障直流电网安全(如张北 ±500kV 直流电网示范工程)。 北京igbt模块其抗雪崩能力突出,能在瞬态过压时保护器件免受损坏。
栅极电压触发:当在栅极施加一个正电压时,MOSFET部分的导电通道被打开,电流可以从集电极流到发射极。由于集电极和发射极之间有一个P型区域,形成了一个PN结,电流在该区域中得到放大。电流通路形成:导通时电流路径为集电极(P+)→ N-漂移区(低阻态)→ P基区 → 栅极沟道 → 发射极(N+)。此时IGBT等效为“MOSFET驱动的BJT”,MOSFET部分负责电压控制,驱动功率微瓦级;BJT部分负责大电流放大,可实现600V~6500V高压场景应用。关键导通参数:导通压降VCE(sat)典型值为1~3V(远低于BJT的5V),损耗更低;开关频率为1~20kHz,兼顾效率与稳定性(优于BJT的<1kHz,低于MOSFET的100kHz+)。
高效电能转换:IGBT 模块能够实现直流到交流(逆变)、交流到直流(整流)以及交直流电压变换等功能,且在转换过程中具有较高的效率。例如在新能源汽车的充电桩中,它可将电网的交流电转换为适合给汽车电池充电的直流电,同时在车载逆变器中,又能将电池的直流电转换为交流电,为车内的空调、音响等交流设备供电。
精确电力控制:IGBT 模块可以通过控制其栅极电压来精确地控制其导通和关断,从而实现对电路中电流、电压的精确控制。在电机驱动系统中,通过调节 IGBT 模块的导通时间和频率,可以精确控制电机的转速和扭矩,使电机能够根据实际需求高效运行,广泛应用于工业自动化中的电机调速、机器人控制等领域。 智能电网建设中,它助力实现电能高效传输与智能分配。
新能源汽车:电机驱动:新能源汽车通常采用三相异步交流电机,电池提供的直流电需要通过IGBT控制的逆变器转换为交流电,以适应电机的工作需求。IGBT不仅负责将直流电转换为交流电,还参与调节电机的频率和电压,确保车辆的平稳加速和减速。车载空调:新能源汽车的空调系统依赖于IGBT来实现直流电到交流电的转换,从而驱动空调压缩机工作。充电桩:在新能源汽车充电过程中,IGBT用于将交流电转换为适合车载电池的直流电。例如,特斯拉的超级充电站能够提供超过40kW的功率,将电网提供的交流电高效地转换为直流电,直接为汽车电池充电。耐高温特性使其在工业环境中稳定运行,延长使用寿命。深圳Standard 1-packigbt模块
其快速开关特性有效降低电路损耗,提升系统整体能效。深圳变频器igbt模块
高效率:
IGBT具有较低的导通电阻,可实现高效率的功率调节,增加设备效率。在新能源发电领域,如光伏电站中,IGBT模块应用于光伏逆变器,能把光伏板产生的直流电高效转换为交流电,实现与电网的对接。其可根据光照强度等条件实时调整工作状态,提高发电效率,降低发电成本,助力光伏发电的大规模应用。
高速开关:
IGBT可在短时间内完成开关操作,能在高频电路中使用,提高系统性能。在新能源汽车的电机驱动系统中,IGBT模块作为主要部件,车辆行驶时,电池输出的直流电需通过IGBT模块逆变为交流电以驱动电机运转。IGBT的高速开关特性使其能快速响应电机控制需求,实现电机的高效运转,保障汽车的加速性能和动力输出。 深圳变频器igbt模块