《電子技術(shù)應(yīng)用》
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電動汽車里的逆變器和IGBT是如何工作的?

2020-08-21
來源:與非網(wǎng)

 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),絕緣柵雙極型晶體管,是由 BJT(雙極型三極管)和 MOS(絕緣柵型場效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件, 兼有 MOSFET 的高輸入阻抗和 GTR 的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點。GTR 飽和壓降低,載流密度大,但驅(qū)動電流較大;MOSFET 驅(qū)動功率很小,開關(guān)速度快,但導(dǎo)通壓降大,載流密度小。IGBT 綜合了以上兩種器件的優(yōu)點,驅(qū)動功率小而飽和壓降低。非常適合應(yīng)用于直流電壓為 600V 及以上的變流系統(tǒng)如交流電機、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動等領(lǐng)域。

 

IGBT 模塊是由 IGBT(絕緣柵雙極型晶體管芯片)與 FWD(續(xù)流二極管芯片)通過特定的電路橋接封裝而成的模塊化半導(dǎo)體產(chǎn)品;封裝后的 IGBT 模塊直接應(yīng)用于變頻器、UPS 不間斷電源等設(shè)備上;

 

IGBT 模塊具有節(jié)能、安裝維修方便、散熱穩(wěn)定等特點;當前市場上銷售的多為此類模塊化產(chǎn)品,一般所說的 IGBT 也指 IGBT 模塊;隨著節(jié)能環(huán)保等理念的推進,此類產(chǎn)品在市場上將越來越多見;

 

IGBT 是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷追Q電力電子裝置的“CPU”,作為國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),在軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天、電動汽車與新能源裝備等領(lǐng)域應(yīng)用極廣。

 

作為基本的物理學(xué)常識,我們知道:

電動汽車里的動力電池 Pack 輸出的電是直流電,

而驅(qū)動汽車運動的電機里的電流是三相交流電。

 

那么問題來了,動力電池 Pack 里的直流電是如何轉(zhuǎn)為三相交流電,最后變成汽車行駛所用的機械能呢?

 

這個時候一個叫做 逆變器的工業(yè)產(chǎn)品出現(xiàn)了。

 

下圖:Tesla Model S(參數(shù)|圖片) 雙電機的逆變器

 

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下圖:Tesla Model S 雙電機逆變器的爆炸圖

 

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其中:

①:Control board ;

②:Aluminium shield

③:Phase current sensor ferrite ring;

④:Gate driver board ;

⑤:Phase busbars ;

⑥:Heat sinks ;

⑦:TO-247 package IGBTs ;

⑧:IGBT clips ;

⑨:DC-link capacitors

 

而 IGBT 則是逆變器里的核心電子器件,重要性類似電腦里的 CPU。

 

IGBT:(Insulated Gate Bipolar Transistor),絕緣柵雙極型晶體管。

 

較為典型的 IGBT 模塊:

 

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全球 IGBT 的主要制造商:

可以看出目前 IGBT 主要被德國,美國和日本人所掌控。


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