专利名称：新型光伏并网逆变器igbt吸收电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及太阳能光伏发电技术领域，具体涉及一种新型的光伏并网逆变器 IGBT吸收电路。
背景技术：
太阳能光伏发电是未来世界能源和电力的主要来源之一，而作为能量转换和控制的核心部件之一的光伏并网逆变器，其性能直接决定光伏系统的稳定高效的运行。绝缘栅双极型晶体管IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)作为兼BJT (双极型三极管) 和MOS (绝缘栅型场效应管)的新型复合型器件，是一种输入阻抗高，驱动功率小，开关速度高的电压控制型器件，在电力电子领域，特别光伏并网逆变器中得到越来越广泛的应用。 但因电路中的开关频率很高，IGBT的开通和关断也非常频繁，在关断瞬间会产生很大的尖峰电压，影响IGBT寿命和产品的可靠性，使开关损耗加大，系统效率降低，而同时IGBT工作温度过高也会导致IGBT损坏。为提高IGBT的工作可靠性和系统的效率，比较常用的方法是采用吸收电路。目前常用的吸收电路有三种形式，C型吸收电路，RC型吸收电路，RCD型吸收电路， 如图1所示。C型吸收电路的缺点是随着功率级别的增大，吸收电路会与直流母线寄生电感产生振荡，并且IGBT开通集电极电流较大。RC型吸收电路的缺点就是易造成过冲电压，同时使用电阻来提供缓冲电容的放电通路，消耗了部分能量，故损耗大。RCD型吸收电路的缺点是在功率进一步增大时，回路寄生电感则变的很大，不能有效的控制瞬变电压，影响了 IGBT工作的可靠性，同时使用电阻来提供缓冲电容的放电通路，消耗了部分能量，故损耗也大。以下以RCD吸收电路为例说明。光伏并网逆变器的IGBT全桥结构图如图2所示， 其中电阻R1、二极管Dl并联再与电容Cl串联构成RCD吸收电路，然后再与IGBT管VT2并联，而电阻R、二极管D并联再与电容C串联构成RCD吸收电路再与IGBT管VT4并联。VT1、 ViM两管与VT3、VT2两管处于交替工作状态。以VT1、VT4为例，当VTl导通，负载电流i从母线DC+经VTl管，再经过负载，流过VT4到DC-，形成一个完整的路。由于IGBT的开关速度很高，关断时会产生很大的di/dt，从而在VT4周边的分布电感L上会产生很高的L · (di/ dt)，也即关断浪涌电压Vs，此时，RCD吸收电路中的快恢复二极管D因本身的性能，在微妙级内不能有效导通，此浪涌电压将直接作用于VT4上，从而影响了 VT4管的正常工作，也影响了 IGBT全桥电路的可靠性。随着浪涌电压的持续，二极管D导通，电容C进行充电吸收。 稳定后，电容C两端的电压Vc与V1M两端电压基本相同，也即Vc=Vdc+.而当V1M导通后， 电容C通过电阻R放电。不考虑电容C的串联等效电阻等的消耗，整个周期RCD电路消耗的功率为P=Vdc*Vdc/R。这样的RCD电路的损耗大，效率低。
实用新型内容有鉴于此，有必要针对背景技术中提到的问题，提供一种可增强可靠性，减小损耗，提高效率的光伏并网逆变器IGBT吸收电路。本实用新型是通过以下技术方案实现的—种新型光伏并网逆变器IGBT吸收电路，包括串联连接的一电阻与一反相快恢复二极管，与该串联电路并联的一瞬态电压抑制二极管，及与该并联电路串联连接的一电容。与现有技术相比，本实用新型具备如下优点通过改变RCD吸收电路中的结构和器件，可使电路在缓冲过程中克服尖峰电压的同时，大大减小吸收电路因对电阻放电所产生的损耗。从而增强可靠性，减小损耗，提高效率。
图1是现有技术的三种吸收电路示意图；图2是现有技术的含有RCD吸收电路的IGBT全桥电路示意图；图3是包含本实用新型实施例的IGBT全桥电路的部分电路示意图。
具体实施方式
如图3所示，其中，方框内的电路为本实用新型实施例的新型光伏并网逆变器 IGBT吸收电路，其包括电阻R与反相快恢复二极管D串联，再与瞬态电压抑制二极管(TVS 管)Z并联，该并联电路再串接一个电容C。图3可以看出，含有本实用新型实施例的IGBT全桥电路与图2所示的背景技术的 IGBT全桥电路相似，区别仅在于本实施例的吸收电路替换了图2中的RCD吸收电路。因TVS管能以10-12秒量级的速度，吸收高达数千瓦的浪涌功率，所以加TVS管可有效的吸收尖峰电压，同时由于TVS管的钳位，可使相同条件下，电容C可吸收的电压更高。选取TVS管时，综合考虑浪涌电压出现的时间(微妙级)、TVS的最大钳位电压以及充电电流，可选击穿电压Vbr=O. 5Vdc.当VT4关断的瞬间，TVS管即能以10-12秒量级的速度吸收浪涌电压Vs所产生的浪涌功率，故能很好的保护IGBT管VT4。之后，Vs击穿二极管Z， 然后电容C吸收充电。因为有Z的存在，稳定时C的充电电压为0.5Vdc。当VT4导通后， C通过二极管D电阻R放电。同样，整个吸收电路在此周期内的损耗为P=0.5Vdc*0.5Vdc/ R=O. 25 Vdc*Vdc/R，消耗功率为RCD功率的1/4，考虑到电容C的等效串联电阻，由于本发明中C的电压小一半，故电容C上消耗的功率也比RCD吸收电路要小很多。同样地道理，续流二极管恢复浪涌电压的原理也相同。这样就增强了 IGBT电路的可靠性，同时大大的减小了吸收电路的功耗，系统的效率也会得到很大的提升。
权利要求1. 一种新型光伏并网逆变器IGBT吸收电路，其特征在于包括串联连接的一电阻与一反相快恢复二极管，与该串联电路并联的一瞬态电压抑制二极管，及与该并联电路串联连接的一电容。
专利摘要本实用新型提供一种新型光伏并网逆变器IGBT吸收电路，包括串联连接的一电阻与一反相快恢复二极管，与该串联电路并联的一瞬态电压抑制二极管，及与该并联电路串联连接的一电容。所述的瞬态电压抑制二极管是TVS管。通过改变RCD吸收电路中的结构和器件，可使电路在缓冲过程中克服尖峰电压的同时，大大减小吸收电路因对电阻放电所产生的损耗。从而增强可靠性，减小损耗，提高效率。
文档编号H02M1/32GK202309503SQ20112044230
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月10日 优先权日2011年11月10日
发明者李飞 申请人:珠海天兆新能源技术有限公司