電流源型驅動在高功率密度IGBT5中的應用研究

秦海洋，鄭姿清，趙振波，王天真，李佳旭

（1.上海海事大學物流工程學院，上海200120；2.英飛凌科技（中國）有限公司，上海200120；3.國家電網鞍山供電公司，鞍山114000）

近些年來，IGBT器件得到不斷發展，在光伏發電、風力發電、工業控制和牽引傳動等領域得到廣泛應用，且系統容量和功率密度的不斷提升對IGBT的功率密度和可靠性以及損耗的降低提出了更高的要求[1]。最新一代IGBT5在PrimePACKTM封裝下保持原有尺寸不變，電流輸出能力提升了25%～33%[2]，功率密度也得到了提升。而隨著IGBT功率密度的提升，IGBT在開關過程中產生開關損耗以及電流變化率di/dt問題將會更加嚴重。開關損耗會導致IGBT的溫度上升，如果超出器件的工作溫度上限，則會使IGBT壽命減少甚至失效；而較大的di/dt會使器件超出安全工作區限值，會對IGBT以及周圍器件產生永久性的破壞，給系統的正常運行造成很大的影響。因此使用合適的IGBT驅動來降低開關損耗和抑制di/dt對于高功率密度IGBT的廣泛應用將會產生更深遠的意義。

目前，一些主流的IGBT驅動仍采用傳統的電壓源型驅動技術，即：給定恒定的柵極電壓，在柵極電阻不變的情況下開通和關斷IGBT[3]。這種方法靈活性較差，在開通和關斷過程都是統一控制，開關損耗較大，其可靠性和電磁兼容性等指標也很難達到高功率密度IGBT對驅動的要求。因此研究人員在積極嘗試新型驅動，將IGBT的開關過程分為幾個不同的階段分別控制，提高了靈活性和主動性，這也是開環控制型驅動的基本思想[4]。文獻[5]中使……