IGBT在UPS不间断电源中的作用

来源：3499拉斯维加斯  日期：2019-08-08 15:48  浏览量：次

　　IGBT在UPS不间断电源中的作用。3KVA以上功率的在线式UPS几乎全部采用IGBT作为逆变部分的功率器件，常用全桥式电路和半桥电路。在UPS电源中使用的功率器件有双极型功率晶体管、功率MOSFET、可控硅和IGBT，IGBT既有功率MOSFET易于驱动，控制简单、开关频率高的优点。

　　IGBT在UPS不间断电源中的作用

　　UPS电源的发展主要经历了4个阶段，将IGBT新技术应用于UPS领域，使得整机性能、效率、可靠性等都得到很大提升，为广播电视、通讯等行业现代化设备的稳定运行提供了可靠的电力保障。在UPS不间断电源系统中的主要模块IGBT是电源系统关键的电子元器件，起到挚关重要的作用那这个模块在UPS电源系统中的IGBT的驱动和放大的电路运行性能有以下4点：

　　1、IC17组成的光电隔离电路，光电隔离电路使得来自于接口的SPWM电压信号的±15V电源与驱动放电电路中的电源进行隔离，应为驱动放大电路的±15V电源以IGBT发射极为基准。

　　2、两个TL431及IC66B组成的SPWM脉冲自锁电路，当驱动信号为高电平或低电平时，通过自锁电路将脉冲电平进行钳位，防止SPWM脉冲信号受到外界的干扰，提高了驱动放大电路的抗干扰能力。

　　3、三极管VT6及IC6A、IC6F组成的IGBT功率管过流保护电路，为了防止由于某种原因使得IGBT功率管过流，通过过流保护电路封锁SPWM脉冲信号。

　　4、三极管VT9、VT8、VT7及MOS管MF6、MF5组成的IGBT脉冲驱动电路，为了防止由于某种原因使得IGBT功率管在±15V时快速开通，—15V时迅速关断，防止逆变器桥出现“连通”现象。

　　IGBT在UPS中的应用情况

　　绝缘栅双极型晶体管（IGBT）是一种MOSFET与双极晶体管复合的器件。据东芝公司资料，1200V/100A的IGBT的导通电阻是同一耐压规格的功率MOSFET的1/10，而开关时间是同规格GTR的1/10。由于这些优点，IGBT广泛应用于不间断电源系统UPS的设计中。这种使用IGBT的在线式UPS电源具有效率高，抗冲击能力强、可靠性高的显著优点。

　　随着UPS不间断电源技术的发展和各国对电源输入功率因数要求，采用PFC功率因数校正的UPS日益普及，PFC电路工作的基频至少20KHZ，使用的滤波器电感和滤波电容的体积重量大大减少，不必加谐波滤波器就可使输入功率因数达到0.99，PFC电路中常用IGBT作为功率器件，应用IGBT的PFC整流器是有效率高、功率容量大、绿色环保的优点。

　　UPS电源的充电器常用的有反激式、BOOST升压式和半桥式。大电流充电器中可采用单管IGBT，用于功率控制，可以取得很高的效率和较大的充电电流。

　　UPS不间断电源在使用过程中，经常受到容性或感性负载的冲击、过负荷甚至负载短路等，以及UPS的误操作，可能导致IGBT损坏。IGBT在使用时的损坏原因主要有以下几种情况：

　　(1)过电流损坏

　　IGBT有一定抗过电流能力，但必须注意防止过电流损坏。IGBT复合器件内有一个寄生晶闸管，所以有擎住效应。当漏极电流大到一定程度时，这个正偏压足以使NPN晶体管开通，进而使NPN和PNP晶体管处于饱和状态，于是寄生晶闸管开通，门极失去了控制作用，便发生了擎住效应。IGBT发生擎住效应后，漏极电流过大造成了过高的功耗，最后导致器件的损坏。

　　(2)过电压损坏

　　IGBT在关断时，由于逆变电路中存在电感成分，关断瞬间产生尖峰电压，如果尖峰电压过压则可能造成IGBT击穿损坏。

　　(3)桥臂共导损坏

　　在UPS电源中，逆变桥同臂支路两个驱动必须是互锁的，而且应该设置死区时间(即共同不导通时间)。如果发生共导，IGBT会迅速损坏。在控制电路应该考虑到各种运行状况下的驱动问题控制时序问题。

　　(4)过热损坏和静电损坏

　　可通过降额使用，加大散热器，涂敷导热胶，强制风扇制冷，设置过温度保护等方法来解决过热损坏的问题。此外还要注意安装过程中的静电损坏问题，操作人员、工具必须进行防静电保护。

　　文末总结：只有合理运用IGBT，并采取有效的保护方案，才可能提高IGBT在UPS不间断电源中的可靠性。有功率晶体管的导通电压低，通态电流大的优点、使用IGBT成为UPS电源功率设计的首选，只有对IGBT的特性充分了解和对电路进行可靠性设计，才能发挥IGBT的优点。

　　随着新技术发展对供电质量需求的不断提高,UPS电源经历了多次技术变革,特别是将IGBT技术应用于UPS领域,使UPS发生了一次巨大的变革,使得整机性能发生了非常大的变化。