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求助:大功率buck電路總是炸IGBT

 

                                                   圖一

 

主電路是先降壓后逆變,BUCK的IGBT是3300V/400A,雙管的,一個用來降壓,另一個當續流二極管用,門極GE直接用導線短接,滿載是80KVA,當輸入是1000V的時候,經過降壓可以帶到滿載,但是溫升比較高,本以為將輸入電壓抬高到1500V,溫升可以降一些,但將輸入加到1500V時,帶80KVA時,IGBT發生爆炸,爆炸時Vce的電壓如圖一:

沒有什么異常,還有根據上位機監控的圖片,IGBT爆炸的一瞬間,輸入電壓被拉到很低,輸入電流超過傳感器量程, 重新恢復,將續流的IGBT用-15V關斷,同時在IGBT上加了吸收,加1000V帶滿載沒有問題,因為之前兩次都是在1500V帶載時發生的爆炸,問題一直沒有找到,現在不敢加1500V帶載了,請高手幫忙分析一下BUCKigbt發生爆炸的原因

 

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2011-01-07 11:12

這么大功率沒做過。

但是很奇怪,你BUCK下管為什么用IGBT,而不用快恢復二極管模塊。你可以查一下你用的這個IGBT的體二極管的特性如何。

還有就是,這么大的功率,你居然沒有給IGBT加RCD吸收電路?

另外,究竟炸的是哪個管子,BUCK管,還是下面的續流管?還是兩個都炸了?

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2011-01-07 12:26
@讓你記得我的好
這么大功率沒做過。但是很奇怪,你BUCK下管為什么用IGBT,而不用快恢復二極管模塊。你可以查一下你用的這個IGBT的體二極管的特性如何。還有就是,這么大的功率,你居然沒有給IGBT加RCD吸收電路?另外,究竟炸的是哪個管子,BUCK管,還是下面的續流管?還是兩個都炸了?
這種高壓大電流的快恢復二極管很難找,所以就直接用雙管的IGBT來取代,沒有加吸收是因為之前觀察IGBTa和續流二極管兩端的電壓波形都很好,沒有什么尖峰,從損壞的情況來看,兩個IGBT都炸了,和IGBT并的兩組二極管(每組四個)只損壞了一個
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st.you
LV.10
4
2011-01-07 13:28
IGBT能流過反向的電流?
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2011-01-07 15:23
@liwang1001
這種高壓大電流的快恢復二極管很難找,所以就直接用雙管的IGBT來取代,沒有加吸收是因為之前觀察IGBTa和續流二極管兩端的電壓波形都很好,沒有什么尖峰,從損壞的情況來看,兩個IGBT都炸了,和IGBT并的兩組二極管(每組四個)只損壞了一個
你圖中和IGBT并聯的二極管是外加的,還是IGBT模塊內部自帶的?
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2011-01-07 20:29
@讓你記得我的好
你圖中和IGBT并聯的二極管是外加的,還是IGBT模塊內部自帶的?

是自帶的

 

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貼片機
LV.8
7
2011-01-08 08:26
@liwang1001
這種高壓大電流的快恢復二極管很難找,所以就直接用雙管的IGBT來取代,沒有加吸收是因為之前觀察IGBTa和續流二極管兩端的電壓波形都很好,沒有什么尖峰,從損壞的情況來看,兩個IGBT都炸了,和IGBT并的兩組二極管(每組四個)只損壞了一個
懷疑問題就出在下面續流用的那個IGBT上面,兩個管都爆了,看來是直通了。也許下面續流二極管用IGBT代替,用法上有問題。
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貼片機
LV.8
8
2011-01-08 08:29
@貼片機
懷疑問題就出在下面續流用的那個IGBT上面,兩個管都爆了,看來是直通了。也許下面續流二極管用IGBT代替,用法上有問題。

還有一個,輸入電壓越高,同等輸出功率情況下,PWM占空比就越低,上管IGBT導通時間變少峰值電流增加發熱變大,下管IGBT續流時間變長,發熱也變大。

但上管如果先壞的話,下管應該不會壞。如果下管先壞的話,上管必定壞。因為直通。。。

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2011-01-08 09:02
@貼片機
還有一個,輸入電壓越高,同等輸出功率情況下,PWM占空比就越低,上管IGBT導通時間變少峰值電流增加發熱變大,下管IGBT續流時間變長,發熱也變大。但上管如果先壞的話,下管應該不會壞。如果下管先壞的話,上管必定壞。因為直通。。。

IGBT自帶的二極管,應該是超快恢復的二極管,反向恢復時間應該在ns級,看了一些資料,buck電路的瞬時直通是存在的,現在我們懷疑爆炸原因主要有兩個:一是續流二極管的IGBT用0V關斷不可靠,高壓下可能被誤觸發,現在采取的是-15V關斷,另一個就是直通造成的,如果是直通造成的,還沒有找到什么好的解決辦法,另外對于樓上所說的,電壓越高,電流尖峰越大,有點不是很理解,理論上來講,電壓越高,同等功率下輸入電流越小

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2011-01-08 10:11
@liwang1001
IGBT自帶的二極管,應該是超快恢復的二極管,反向恢復時間應該在ns級,看了一些資料,buck電路的瞬時直通是存在的,現在我們懷疑爆炸原因主要有兩個:一是續流二極管的IGBT用0V關斷不可靠,高壓下可能被誤觸發,現在采取的是-15V關斷,另一個就是直通造成的,如果是直通造成的,還沒有找到什么好的解決辦法,另外對于樓上所說的,電壓越高,電流尖峰越大,有點不是很理解,理論上來講,電壓越高,同等功率下輸入電流越小

電壓高的,續流二極管的反向恢復電流變大。

電壓越高,同等功率下輸入電流越小,這是指的平均電流。對于BUCK電感的峰值電流來說,是看輸出負載的大小的。

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2011-01-08 10:11
@liwang1001
IGBT自帶的二極管,應該是超快恢復的二極管,反向恢復時間應該在ns級,看了一些資料,buck電路的瞬時直通是存在的,現在我們懷疑爆炸原因主要有兩個:一是續流二極管的IGBT用0V關斷不可靠,高壓下可能被誤觸發,現在采取的是-15V關斷,另一個就是直通造成的,如果是直通造成的,還沒有找到什么好的解決辦法,另外對于樓上所說的,電壓越高,電流尖峰越大,有點不是很理解,理論上來講,電壓越高,同等功率下輸入電流越小
你可以把IGBT模塊的datasheet貼上來看看嗎?
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liwang1001
LV.1
12
2011-01-08 12:26
@讓你記得我的好
你可以把IGBT模塊的datasheet貼上來看看嗎?
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2011-01-08 13:00

給點建議:

1,續流管GE間并一個1uF的薄膜電容和一個100uF的電解,同時加-15V反壓。電容和GE之間的引線盡量的短。

2,在BUCK的IGBT的E極串一個電感,限制續流管的反向恢復電流。同時給兩個管子都加上RCD吸收電路。

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jianyedin
LV.9
14
2011-01-08 20:04
@讓你記得我的好
給點建議:1,續流管GE間并一個1uF的薄膜電容和一個100uF的電解,同時加-15V反壓。電容和GE之間的引線盡量的短。2,在BUCK的IGBT的E極串一個電感,限制續流管的反向恢復電流。同時給兩個管子都加上RCD吸收電路。
期待結果!我正準備用BUCK做40KW恒流源.希望樓主給點建議,不勝感激!
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2011-01-08 22:48
工作頻率太高!
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jianyedin
LV.9
16
2011-01-09 15:17
@世界真奇妙
工作頻率太高!
3K還高?哪用多少?
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2011-01-09 17:32
@jianyedin
3K還高?哪用多少?

500Hz

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liwang1001
LV.1
18
2011-01-09 20:58
@世界真奇妙
500Hz

       以前用的3K,現在用的是1.5K,溫升問題解決了,之前帶70kW,散熱器溫度達到了55度,當時的環境溫度是30度,這幾天降低開關頻率同時續流二極管的那個IGBT的關斷電壓改為-15V,散熱器的溫度36度左右,環境溫度是20度,不知道炸管子是不是這個原因引起的。

還有,我們在同功率的情況下,不同的電壓等級下,對通過buck的電流做了一個對比,想知道是不是由于高壓引起的尖峰電流過大,輸入1000V比輸入800V在各種功率下的電流都要大一些,輸入1300V時,在10kw、20kw下和1000V時區別不大,30kw以及40kw比1000V時還要小幾十安,不知道怎么去解釋

 

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2011-01-09 22:33
@liwang1001
      以前用的3K,現在用的是1.5K,溫升問題解決了,之前帶70kW,散熱器溫度達到了55度,當時的環境溫度是30度,這幾天降低開關頻率同時續流二極管的那個IGBT的關斷電壓改為-15V,散熱器的溫度36度左右,環境溫度是20度,不知道炸管子是不是這個原因引起的。還有,我們在同功率的情況下,不同的電壓等級下,對通過buck的電流做了一個對比,想知道是不是由于高壓引起的尖峰電流過大,輸入1000V比輸入800V在各種功率下的電流都要大一些,輸入1300V時,在10kw、20kw下和1000V時區別不大,30kw以及40kw比1000V時還要小幾十安,不知道怎么去解釋 

FF400R33KF2C是400A3300V的IGBT,價格多少?應該在4000元以上吧?

不知你做的裝置是什么要求,看你所說的情況,電流好像并不很大,用400A的IGBT有點浪費,也許有別的更好的選擇。

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2011-01-09 22:44
@liwang1001
      以前用的3K,現在用的是1.5K,溫升問題解決了,之前帶70kW,散熱器溫度達到了55度,當時的環境溫度是30度,這幾天降低開關頻率同時續流二極管的那個IGBT的關斷電壓改為-15V,散熱器的溫度36度左右,環境溫度是20度,不知道炸管子是不是這個原因引起的。還有,我們在同功率的情況下,不同的電壓等級下,對通過buck的電流做了一個對比,想知道是不是由于高壓引起的尖峰電流過大,輸入1000V比輸入800V在各種功率下的電流都要大一些,輸入1300V時,在10kw、20kw下和1000V時區別不大,30kw以及40kw比1000V時還要小幾十安,不知道怎么去解釋 

在一般情況下,FF400R33KF2C的峰值電流可用到200A以上,此時,工作頻率不要高于500Hz。峰值電流小于200A時,可適度提高頻率。

FF400R3300KF2C的開關速度是很慢的,開關損耗很大,過高的頻率工作,IGBT的外殼還不熱,就可能炸毀,是因為管芯溫升太快。

 

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liwang1001
LV.1
21
2011-01-10 08:50
@世界真奇妙
FF400R33KF2C是400A3300V的IGBT,價格多少?應該在4000元以上吧?不知你做的裝置是什么要求,看你所說的情況,電流好像并不很大,用400A的IGBT有點浪費,也許有別的更好的選擇。

我們的變流器是地鐵上用的,功率是85KVA,輸入電壓有兩種,一種是網壓1500V,另一種是蓄電池供電,600-800V,所以電流得選大一點的,根據我們的試驗情況,帶70KVA的時候,igbt的峰值電流已經達到400A了,我們的老工程師說FF400R33KF2C短時間內承受600A-800A應該是可以的,我不是很確定是否是電流過大擊穿,因為從損壞的情況看,續流二極管那一路的IGBT也燒壞了,續流二極管是4個并了,壞 了一個

FF400R33KF2C的價格是六千多 

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liwang1001
LV.1
22
2011-01-10 10:44
@世界真奇妙
在一般情況下,FF400R33KF2C的峰值電流可用到200A以上,此時,工作頻率不要高于500Hz。峰值電流小于200A時,可適度提高頻率。FF400R3300KF2C的開關速度是很慢的,開關損耗很大,過高的頻率工作,IGBT的外殼還不熱,就可能炸毀,是因為管芯溫升太快。 

   

以上是輸入900V,負載時60KVA時流過IGBT的電流,150A/伏

 

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2011-01-10 11:11
@liwang1001
[圖片]   以上是輸入900V,負載時60KVA時流過IGBT的電流,150A/伏 
學習了.
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2011-01-10 21:43
@liwang1001
[圖片]   以上是輸入900V,負載時60KVA時流過IGBT的電流,150A/伏 

圖中的電流波形很不好,電流嚴重振蕩,應加大電容C1的容量(估計應>5微法),并且直接安裝在IGBT模塊的端子上。

應再降頻到1000Hz以下。

 

FF400R3300KF2C驅動要點:

1、柵極和發射極之間并聯一個68n無感電容,并且直接安裝在IGBT模塊的端子上。

2、如果驅動引線較長,應在柵極和發射極之間并聯一個TVSP6KE18CA),并且直接安裝在IGBT模塊的端子上。

3、驅動電阻推薦Ron=2.7Ω,Roff=3.6Ω

4、采用±15V驅動電壓。驅動能力≥±8A

5、不用的IGBT將其柵極和發射極短路即可。

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liwang1001
LV.1
25
2011-01-17 08:33
@世界真奇妙
圖中的電流波形很不好,電流嚴重振蕩,應加大電容C1的容量(估計應>5微法),并且直接安裝在IGBT模塊的端子上。應再降頻到1000Hz以下。 FF400R3300KF2C驅動要點:1、柵極和發射極之間并聯一個68n無感電容,并且直接安裝在IGBT模塊的端子上。2、如果驅動引線較長,應在柵極和發射極之間并聯一個TVS(P6KE18CA),并且直接安裝在IGBT模塊的端子上。3、驅動電阻推薦Ron=2.7Ω,Roff=3.6Ω4、采用±15V驅動電壓。驅動能力≥±8A。5、不用的IGBT將其柵極和發射極短路即可。
問題已經解決,主要是由于高壓時續流的IGBT的門極被觸發,導致直通造成的,將IGBT采用-15V關斷就可以了,多謝各位兄弟的幫忙!
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2011-01-17 09:06
@liwang1001
問題已經解決,主要是由于高壓時續流的IGBT的門極被觸發,導致直通造成的,將IGBT采用-15V關斷就可以了,多謝各位兄弟的幫忙!
MARK !方便有用之時。
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flyfly8
LV.4
27
2011-01-18 13:09
@liwang1001
問題已經解決,主要是由于高壓時續流的IGBT的門極被觸發,導致直通造成的,將IGBT采用-15V關斷就可以了,多謝各位兄弟的幫忙!
有興趣的話可以參考<<風力發電中的電力電子變流技術>>帶耦合電感的并聯Boost的內容,改為雙BUCK電路加一個耦合電感(換流用)和一個負載電感:
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lsw219
LV.2
28
2013-01-29 09:28
@世界真奇妙
圖中的電流波形很不好,電流嚴重振蕩,應加大電容C1的容量(估計應>5微法),并且直接安裝在IGBT模塊的端子上。應再降頻到1000Hz以下。 FF400R3300KF2C驅動要點:1、柵極和發射極之間并聯一個68n無感電容,并且直接安裝在IGBT模塊的端子上。2、如果驅動引線較長,應在柵極和發射極之間并聯一個TVS(P6KE18CA),并且直接安裝在IGBT模塊的端子上。3、驅動電阻推薦Ron=2.7Ω,Roff=3.6Ω4、采用±15V驅動電壓。驅動能力≥±8A。5、不用的IGBT將其柵極和發射極短路即可。
不用的IGBT最好用負15V電壓鎖死。
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wt.liu
LV.5
29
2015-12-30 16:04
@讓你記得我的好
這么大功率沒做過。但是很奇怪,你BUCK下管為什么用IGBT,而不用快恢復二極管模塊。你可以查一下你用的這個IGBT的體二極管的特性如何。還有就是,這么大的功率,你居然沒有給IGBT加RCD吸收電路?另外,究竟炸的是哪個管子,BUCK管,還是下面的續流管?還是兩個都炸了?
模塊里就有2個IGBT管,這個用法沒問題。就是要給IGBT增加吸收電路。
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wt.liu
LV.5
30
2015-12-30 16:15
也不知道現在做的怎樣了,樓主說說?
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dy0758
LV.4
31
2015-12-30 16:46
請說明是用在哪里,輸出電壓.電流多大。不一定要buck電路,用開關電源也可以!
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