緩沖電路的功能有抑制和吸收兩個方面,因此圖1(a)是這種電路的基本結構,串聯(lián)的ls用于抑制di/dt的過量,并聯(lián)的cs用于吸收器件上的過電壓,即器件在關斷時cs通過快速二極管ds充電,吸收器件上出現(xiàn)的過電壓能量,由于電容電壓不會躍變,限制了重加dv/dt。當器件開通時cs上的能量經(jīng)rs泄放。對于工作頻率較高、容量較小的裝置,為了減小損耗,圖1(a)中的rlcd電路,可以簡化為圖1(b)的形式。裝置由rcd網(wǎng)絡構成的緩沖電路普遍用于gtr、gto、功率mosfet及igbt等電力電子器件的保護。
圖1
圖2所示的幾種緩沖電路是上述基本rcd緩沖電路的簡化或演變。如圖所示,它們既可用于逆變器中igbt模塊的保護,也適用于其他電力電子器件的緩沖保護,但其性能有所不同。
圖2
圖2(a)是最簡單的單電容電路,適用于小容量的igbt模塊或其他容量較小的器件,但由于電路中無阻尼元件,容易產(chǎn)生振蕩,為此cs中可串入rs加以抑制,這種rc緩沖電路在晶閘管的保護中已用得很普遍。
圖2(b)是把rcd緩沖電路用于由兩只igbt組成橋臂的模塊上,此電路比較簡單,但吸收功能較單獨使用rcd時略差,多用于小容量元件的逆變器橋臂上。有時還可以把(a)、(b)兩種緩沖電路并聯(lián)使用以增強緩沖吸收的功能。
圖2(c)是rs交叉連接的緩沖電路,當器件關斷時,cs經(jīng)ds充電,抑制dv/dt;當器件開通時,cs經(jīng)電源和rs放電,同時有部分能量反饋回電源,這種電路對大容量的器件,例如400a以上的igbt模塊比較適合。
圖2(d)是大功率gto逆變橋臂上的非對稱rlcd緩沖電路。圖中限流電感l(wèi)s經(jīng)過ds和rs釋放磁場能量。gto關斷時,cs經(jīng)ds吸收能量并經(jīng)rs把部分能量反饋到電網(wǎng)上去,因此損耗較小,適用于大容量的gto逆變器。其中cs具有吸收電能和電壓箝位雙重功能,且效率較高。
圖2(e)是三角形吸收電路,其特點是:(1)三只電容器之間幾乎不需要連接線,所以寄生電感極小。(2)在電力電子器件工作過程中每只電容器都參與工作,電容器利用率高。(3)電路損耗較小。
緩沖電路引線中的雜散電感必須限制到最小,以防止電力電子器件在關斷時出現(xiàn)電壓尖峰,并消除雜散電感與緩沖電路中cs構成諧振回路所產(chǎn)生的振蕩。所以緩沖電路中的r、c、d等元件也應力求采用無感元件。