怎么解决IGBT在关短的时候母线电压上的尖峰脉冲
本帖最后由 yaodp 于 2016-4-12 16:05 编辑三相整流后的直流母线电压是540V左右，这里用的IGBT全桥驱动一个变压器负载L（变压器升压驱动臭氧管），IGBT用的PWM驱动，频率最高20K，现在测试在IGBT关短时候母线有个很高的尖峰脉冲（甚至超过1000V），烧掉了很多IGBT，现在用的IGBT是1700V，空载的时候也有脉冲电压，后面用2组RCD来吸收（RCD的参数也试了多种），效果很不理想，现在看看大家搞过这个的有什么好的解决办法！谢谢！
----------------------------------------后加RCD吸收图--------------------------------------
本帖最后由 zcllom 于 2016-4-12 11:14 编辑
IGBT关断时，在极短的瞬间，电流突变，在回路中的感性元件的作用下形成尖峰：Vpeak=L*(di/dt)。
常规的解决办法：
1、加大压接在IGBT正负端子上的薄膜吸收电容，如：0.22uF/1200V加大到1uF/1200V
2、延长关断时间，比如：加大IGBT门极驱动电阻，例如：10欧加大到15欧。设计时，可以用两个门极驱动电阻，分别控制IGBT的开通和关断。这样可以调整IGBT开通、关断时间到理想的状态，一般来讲，散热做的好的话，关断稍微长一点没关系，比如2uS。
3、有源箝位技术，思路是：在IGBT两端尖峰电压高到一定程度时，开通一下IGBT，泄放掉这个尖峰，然后立即关掉。这个控制不是很好做，但有些变频器公司在用，比如英威腾，你可以拆他们的机器看看。
4、重点：很有可能你们的高压直流叠层母排没有设计好，这个东西太关键、太关键、太关键了，重要的词说三遍！经验丰富的结构工程师设计的叠层母排效果立竿见影，比一般人员设计的叠层母排母线尖峰少100多伏甚至好几百伏。
举个例子：变频器做短路试验，在运行过程中，输出三相用大接触器短路，IGBT的保护关断通常造成极高的尖峰，我们当时标准定的很严，超过1200V乘以90%=1080V，就算不过。经过好多个回合的改良，才算通过。几十千瓦的变频器短路尖峰能控制在980V以下。
从图上看还有个问题：
采用一个薄膜吸收电容的标准做法是：直接压接在IGBT正负端子上，而采用RCD组合吸收，标准做法通常是：它们位于IGBT的上下桥公共输出端！不是在IGBT正负极上。
像上图这样的（我知道实物应该是，每一个RCD靠近每一个IGBT），但RCD没有位于IGBT上下桥公共输出端，在有尖峰的情况下，远水救不了近火。 lz为了节约平滑电容？并且104应该大了。 shian0551 发表于 2016-4-12 10:52
lz为了节约平滑电容？并且104应该大了。
不懂平滑电容，用的都是CBB无感，0.01-1uf的都试过，不计成本！ 本帖最后由 zcllom 于 2016-4-12 11:27 编辑
二极管的方向也有问题，你可以想像一下电压尖峰吸收、释放回路。
应该是快速吸收！缓慢释放。
尖峰产生了，情况紧急，要立即处理掉，那么就需要快速处理通道————二极管通往电容的通道。
过后，电容上叠加的电压怎么办？电容要复位的，以便吸收下一次尖峰。因此走另一条通道————电阻消耗掉一部分，释放到母线上一部分。
所以二极管貌似反了。 zcllom 发表于 2016-4-12 11:19
二极管的方向也有问题，你可以想像一下电压尖峰吸收、释放回路。
应该是快速吸收！缓慢释放。
尖峰产生了， ...
是的，RCD中二极管确实画反了，谢谢指正！参考别的变频器电路，没看方向！ 来学习下，帮顶！
楼主，这个问题想解决，凭电路是不够的，最好能上实物图，然后还要配合IGBT的CE端波形 hushaoxin 发表于 2016-4-12 13:23
楼主，这个问题想解决，凭电路是不够的，最好能上实物图，然后还要配合IGBT的CE端波形 ...
实物没电路直观吧 yaodp 发表于 2016-4-12 13:37
实物没电路直观吧
看布局，这个很重要，如果纯粹电路能解决问题，要工程师干吗，让教授们提方案就行啊 需要有源钳位，你可以看看这家公司的介绍，他们有专门的片子（驱动板）。 电感 关断 肯定会产生高压 ，母线上有电感吗 LI 上的反电动势是不是过高 二楼回答的教科书一样 刚刚的 mark一下 这个精华回答 hushaoxin 发表于 2016-4-12 13:39
看布局，这个很重要，如果纯粹电路能解决问题，要工程师干吗，让教授们提方案就行啊 ...
明白了，RCD布局最关键，另外VCE只用指针表看过最大电压，用示波器抓图老是干掉IGBT，不知道用示波器怎么测VCE? banye2010 发表于 2016-4-12 13:59
需要有源钳位，你可以看看这家公司的介绍，他们有专门的片子（驱动板）。 ...
谢谢，这个有源箝位的你们用过吗？
我们现在也用MOS测试有缘箝位！ 本帖最后由 yaodp 于 2016-4-12 14:40 编辑
Vmao 发表于 2016-4-12 14:10
电感 关断 肯定会产生高压 ，母线上有电感吗 LI 上的反电动势是不是过高
这个是IGBT关断产生的过压，和负载反电动势不是一回事 yaodp 发表于 2016-4-12 14:38
谢谢，这个有源箝位的你们用过吗？
我们现在也用MOS测试有缘箝位！
没用过。只是看过这个资料，给你发了 感性负载你关断就会产生高压 banye2010 发表于 2016-4-12 14:39
没用过。只是看过这个资料，给你发了
收到了，正在看，谢谢！ Vmao 发表于 2016-4-12 14:40
感性负载你关断就会产生高压
是的，其实就是二楼说的，只要有很小的负载电感，都会造成这个过压，最主要的是这个△di/dt；
我这个负载时一个变压器，电感也不小了！ zcllom 发表于 2016-4-12 10:49
IGBT关断时，在极短的瞬间，电流突变，在回路中的感性元件的作用下形成尖峰：Vpeak=L*(di/dt)。
常规的解决 ...
看来是搞电源的专家啊，感谢指点！
１．ＲＣＤ布局确实没有考虑这么周全，是就进设计在ＩＧＢＴ的周边；
２．也在测试ＭＯＳ管有源缓冲电路，还没有搞清楚；
３.母线的布线也是主观画的，没有弄过逆变，还真的没有一点经验啊！
英威腾的哪款有这个有源箝位的技术？方便透露一下吗？ yaodp 发表于 2016-4-12 15:06
看来是搞电源的专家啊，感谢指点！
１．ＲＣＤ布局确实没有考虑这么周全，是就进设计在ＩＧＢＴ的周边；
...
INVT都是吸收电容吸收尖峰电压的，与直流母线排布有关，尽量+ -母线重叠，杂撒电感才比较小，你这种RCD吸收，INVT没用过 二楼的回答我给打99分，不给100分是因为 最后一行 （我知道实物应该是，每一个RCD靠近每一个IGBT）这句有点歧义。我很认真看的哦~~ zcllom 发表于 2016-4-12 10:49
IGBT关断时，在极短的瞬间，电流突变，在回路中的感性元件的作用下形成尖峰：Vpeak=L*(di/dt)。
常规的解决 ...
干货，顶！ zcllom 发表于 2016-4-12 10:49
IGBT关断时，在极短的瞬间，电流突变，在回路中的感性元件的作用下形成尖峰：Vpeak=L*(di/dt)。
常规的解决 ...
从图上看还有个问题：
采用一个薄膜吸收电容的标准做法是：直接压接在IGBT正负端子上，而采用RCD组合吸收，标准做法通常是：它们位于IGBT的上下桥公共输出端！不是在IGBT正负极上。
像上图这样的（我知道实物应该是，每一个RCD靠近每一个IGBT），但RCD没有位于IGBT上下桥公共输出端，在有尖峰的情况下，远水救不了近火。
总感觉上边这一段说反了。。。。。。。。 zcllom 发表于 2016-4-12 10:49
IGBT关断时，在极短的瞬间，电流突变，在回路中的感性元件的作用下形成尖峰：Vpeak=L*(di/dt)。
常规的解决 ...
总结的不错 coslight_dt 发表于 2016-4-12 15:40
二楼的回答我给打99分，不给100分是因为 最后一行 （我知道实物应该是，每一个RCD靠近每一个IGBT）这句有点 ...
应该表达的意思是图二 PCBBOY1991 发表于 2016-4-12 15:53
从图上看还有个问题：
采用一个薄膜吸收电容的标准做法是：直接压接在IGBT正负端子上，而采用RCD组合吸收 ...
应该要表达的意思是图二 楼主最好把主回路实物部分拍照，然后发上来看看。如果主回路设计过于随意，那么你控制电路做到再好、吸收做的再好、也没用，白白浪费时间。 kydl2345 发表于 2016-4-12 15:24
INVT都是吸收电容吸收尖峰电压的，与直流母线排布有关，尽量+ -母线重叠，杂撒电感才比较小，你这种RCD吸 ...
叠层好是就是说正负主线上下板要尽量重合？ zcllom 发表于 2016-4-12 10:49
IGBT关断时，在极短的瞬间，电流突变，在回路中的感性元件的作用下形成尖峰：Vpeak=L*(di/dt)。
常规的解决 ...
高手！！{:handshake:} zcllom 发表于 2016-4-12 16:07
楼主最好把主回路实物部分拍照，然后发上来看看。如果主回路设计过于随意，那么你控制电路做到再好、吸收做 ...
箭头处是个电流互感器
本帖最后由 zcllom 于 2016-4-12 16:18 编辑
yaodp 发表于 2016-4-12 16:08
叠层好是就是说正负主线上下板要尽量重合？
看楼主发的PCB图，做的是小功率，这一层需改写。
初一看，上图有多处明显BUG。4点30下班，回家再看。 zcllom 发表于 2016-4-12 16:14
看楼主发的PCB图，做的是小功率，这一层需改写。
初一看，上图有多处明显BUG。4点30下班，回家再看。 ...
是小功率的，直流母线从整流出来是不是都要叠层走线？ yaodp 发表于 2016-4-12 16:14
箭头处是个电流互感器
直流母线感觉有点绕，线路自感比较大，其实可以把四个IGBT并排放下的。 PCBBOY1991 发表于 2016-4-12 16:30
直流母线感觉有点绕，线路自感比较大，其实可以把四个IGBT并排放下的。
初次设计电源，啥也不懂！
看着这样放4个IGBT比较好走线。 几十安的电流，直接用无感电容吸收。 驱动电路不能太硬了，串个R，调调参数让关断时有个坡度 我的IGBT H桥，感性负载。实测Vce大概是电源电压的160%
也是第一个IGBT的项目，借地求指教 向大神学习 果断收藏，总结的不错，经验之谈 zcllom 发表于 2016-4-12 16:14
看楼主发的PCB图，做的是小功率，这一层需改写。
初一看，上图有多处明显BUG。4点30下班，回家再看。 ...
感谢zcllom在二楼的回答，很是受益啊！
有时间给指点一下上面的PCB呗，大功率和小功率的布线有什么注意的，要是有PCB图借鉴就更好了！ 主回路为什么不用谐振电路呢？这样选频更好。 tianfish871216 发表于 2016-4-13 10:06
主回路为什么不用谐振电路呢？这样选频更好。
谐振电路是哪种，选频更好是什么意思 yaodp 发表于 2016-4-13 10:21
谐振电路是哪种，选频更好是什么意思
变压器起次级驱动臭氧管的等效电路应该串联谐振或者并联谐振吧。
负载纯电感电压相位差90，并且在IGBT关断时电流最大而且dI/dt符号由正变为负。
IGBT关断瞬间脉冲尖峰应该为电感的感应电压和直流电源之和。所以就可能超过1000V。
不知道是否理解的正确？ tianfish871216 发表于 2016-4-13 14:00
变压器起次级驱动臭氧管的等效电路应该串联谐振或者并联谐振吧。
负载纯电感电压相位差90，并且在IGBT关 ...
臭氧管的等效应该是对的，听说是容性负载 tianfish871216 发表于 2016-4-13 14:00
变压器起次级驱动臭氧管的等效电路应该串联谐振或者并联谐振吧。
负载纯电感电压相位差90，并且在IGBT关 ...
这个L1上关短时候的反向电压没有测过 yaodp 发表于 2016-4-13 15:24
臭氧管的等效应该是对的，听说是容性负载
那主回路的等效电路就是串联谐振电路。我们的装置的电路也是这样。 tianfish871216 发表于 2016-4-13 16:03
那主回路的等效电路就是串联谐振电路。我们的装置的电路也是这样。
是的，你们也是做臭氧电源吗？我们刚开始做！ 做电焊机 4颗IGBT做全桥 吸收电路简单的阻容吸收 每个管子一组
电容用高压电容3K471 电阻3w20欧姆 jianplx 发表于 2016-4-13 16:33
做电焊机 4颗IGBT做全桥 吸收电路简单的阻容吸收 每个管子一组
电容用高压电容3K471 电阻3w20欧姆 ...
多谢分享，电焊机用RC吸收效果怎样啊？ yaodp 发表于 2016-4-13 16:19
是的，你们也是做臭氧电源吗？我们刚开始做！
我没有做臭氧电源，我做的感应加热电源。那个和这个的原理差不多。我同学有做这个的，我们一个导师。现在还没有毕业，正在做实物呢！ yaodp 发表于 2016-4-13 16:19
是的，你们也是做臭氧电源吗？我们刚开始做！
你们的电源升压到几万V，功率多大？我们老师现在有个项目就是用到这个。 tianfish871216 发表于 2016-4-13 16:45
你们的电源升压到几万V，功率多大？我们老师现在有个项目就是用到这个。 ...
变压器是10倍的，输出是5000V，功率目前是做2KW 围观学习一下 yaodp 发表于 2016-4-13 16:42
多谢分享，电焊机用RC吸收效果怎样啊？
全桥桥臂上看 效果还可以容忍 本帖最后由 zcllom 于 2016-4-13 23:32 编辑
yaodp 发表于 2016-4-12 16:14
箭头处是个电流互感器
从布局上看，高压母线支撑电容组件，“P”、“N”（螺栓型，一般是两两一组，还要放电阻均压），被甩到了边上，没有发挥其最佳效用。
最好能调整摆放位置，让电流进进、出出都尽量从它脚边走（有的时候布局没有办法了，那只好不惜绕一下走线到它的脚边），在波涛汹涌的大电流路径中，起到定海神针的作用。
另外楼主做这种高压功率型产品，一定要研究清楚安规上的电气间隙、爬电距离————强对强、强对弱、强对大地。
搞清楚自己产品所在现场环境的污染等级。污染等级高的地方，这些距离都要求增大。
记得工业上要求能耐污染等级2吧，那么强对强的电气间隙要有3.5mm（开槽也要满足）、爬电5mm（开槽可以不用满足）。强对弱爬电要做到8mm（开槽不用满足，但电气间隙要满足5mm）。 zcllom 发表于 2016-4-13 23:25
从布局上看，高压母线支撑电容组件，“P”、“N”（螺栓型，一般是两两一组，还要放电阻均压），被甩到了 ...
感谢zcllom这么晚了还在看！
1、电容应该在主回路中做支撑，而不能被旁路，它要提供大电流；
2、安规，这个在电源里确实是最重要的，有这方面的国标吗？还有这个电气间隙和PCB厚度有关系吗？比如强强之间是3.5mm，是不是说也要保证PCB厚度上下也要至少3.5mm？ lpfswadr 发表于 2016-4-12 17:54
我的IGBT H桥，感性负载。实测Vce大概是电源电压的160%
也是第一个IGBT的项目，借地求指教 ...
感觉不错的图
清爽~
Mark 一下》 刚好用的上，学习一下！！！ 学习了{:smile:} yaodp 发表于 2016-4-14 09:27
感谢zcllom这么晚了还在看！
1、电容应该在主回路中做支撑，而不能被旁路，它要提供大电流；
2、安规，这 ...
楼主后续问题解决了吗 Mark 一下 szxszx 发表于 2018-7-6 09:29
楼主后续问题解决了吗
常规加电容吸收 yaodp 发表于 2018-7-14 08:01
常规加电容吸收
谢谢，明白了。
就是如楼主图2所示：在IGBT的C、E脚加RCD吸收电路，并且加大了吸收电容的容量。 zcllom是高人啊。 学习了，感谢分享！ 学习收藏，大神指导很到位 学习学习学习
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