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IGBT Forum Discussions

CC9520
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Hi,all,

   我这边想通过做双脉冲实验得出FF1400R17IP4模块系统母排杂散电感参数,给定直流电压400V,测试电感第一次采用电抗器三个绕组并联,但实验中测试回路电流发生振荡,VCE电压应力振荡也比较大,如附件波形, 第二次测试电感改为自绕线空心电感,但是测试波形还是出现一样的情况,实验接线如附件图片,(示波器通道波形分别为CH1:下管VCE,  CH2:常关闭上管VCE ,  CH3: 测试电感电流 , CH4: 回路电流 )       

现在回路电流振荡问题导致无法得知想要的杂散电感参数,请帮忙看看造成该问题可能原因,有什么方法将该振荡消除?  谢谢!!

1.png2.png3.jpg4.jpg5.jpg

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Rachel_Gao
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Hi CC9520,

感谢你的提问。关于振荡产生的原因:IGBT内部本身存在寄生电容,寄生电容与回路中的杂散电感形成LC振荡电路。建议:减小回路阻抗,测试时功率回路接线尽量短而粗。

Rachel

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Rachel_Gao
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Hi CC9520,

感谢你的提问。关于振荡产生的原因:IGBT内部本身存在寄生电容,寄生电容与回路中的杂散电感形成LC振荡电路。建议:减小回路阻抗,测试时功率回路接线尽量短而粗。

Rachel

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CC9520
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Hi,Rachel,

   谢谢您的回复,振荡问题原因已经找到,是由于外加IGBT吸收电容与回路杂散电感形成LC振荡产生,去掉该电容后振荡消除。 当前FF1400R17IP4模块在I型三电平应用,做1MW项目,驱动门级板采用PI 2SP0320V2A0-17, 目前带电抗器测试,带载670A左右,VCE电压应力1100V左右,尖峰电压270V;然后,做急加速过流,OC 2倍额定,VCE电压应力1400V,尖峰电压到600V,而且当前驱动设置比较大,开通电阻放到1.275R,关断电阻放到9R,死区9uS,上升时间1.6uS,关断下降到0V时间4.5~5uS,关断下降到-5V的时间8uS左右。 然后做双脉冲发现IGBT VCE 尖峰很高,且小换流杂散电感约在140nH左右,大换流杂散电感约在230nH左右,想请教下,这种大功率模块做三电平杂散电感大小回路电感需要做到多少合适?应用一般能做到多少?

  谢谢!

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Rachel_Gao
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Hi CC9520,

对于适用于三电平的大功率模块,在实际应用中可以通过优化PCB布局来减小大换流回路的杂散电感。回路电感与回路面积成正比,传统的直流母线采用导线连接,它的寄生电感之所以大是因为直流母线包围的面积太大,采用叠层母排可以有效减小回路面积, 从而减小寄生电感。

对于实际兆瓦级三电平应用方案的回路电感:一般小换流回路电感可以做到20-30nH, 大换流回路电感可以做到80-100nH。

希望可以帮助到你,谢谢~

Rachel

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CC9520
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Rachel,

   附件是我们当前设计结构,考虑应用工况,我们整个功率单元是背在一块水冷板上,直立起来,所以电容组落在下面,电容采用先并后串方式组合,模块在上面,模块铜排采用叠层铜排,母线铜排没做叠层铜排,两个排的中间有过渡转接排,但是当前测试,由于电压应力大,中间的转接排已经去掉,但在满载运行,急加速过流情况下电压应力值几乎一样,附件图片是当前结构以及IGBT模块叠层铜排的结构,以及双脉冲下的实验波形,请帮忙看看还有什么方向供我参考优化?

   另外,从结构角度看,我们目前设计的结构母线电容到IGBT模块(如果去掉转接排看)也已经很短了,几乎做到了极致,但是拿我们设计的应用方案跟您上面提及的应用设计回路杂散电感值比较,这个数值还是差的很大,这一方面您这边有什么建议?

 谢谢!!

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Rachel_Gao
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Hi CC9520,

对于双脉冲电压尖峰问题:如果尖峰电压过高不满足实际应用要求,建议适当调整下管Ron电阻,通过减慢下管的开通速度,降低上管在反向恢复期间回路电流的di/dt, 从而减小电压尖峰。但同时也会增加开关损耗。

对于减小回路寄生电感问题:建议首选叠层母排方式,其他优化思路可以通过将多个电容器并联,并采用多层电路板来减小模块和电容器之间的电流回路,来减小寄生电感。

希望可以帮助到你,谢谢~

Rachel

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CC9520
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Rachel,

    请帮忙看看上面图片2 IGBT桥臂模块叠层铜排结构是否合理,是否需要优化?  连接排1为T1-E,T5-C,T2-C连接用,连接排2为T3-E,T6-E,T4-C连接用,当前结构P铜排、N铜排在最上层,平行结构,O铜排及输出排在中间层,输出直接从模块T2/3中间引出,最底层为转接排1,连接排2 。

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Rachel_Gao
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Hi CC9520,

图片2 IGBT桥臂模块叠层铜排结构合理,谢谢您的提问。

Rachel

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