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变频器的逆变电路

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IGBT管的特点

“IGBT 管也叫绝缘栅晶体管，它是晶体管和绝缘栅场效应管的组合。

图（a）是三极晶体管，它的三个极分别是：集电极 C、发射极 E 和基极 B。它的特点是集电极电流 IC 的大小取决于基极电流IB，故称为电流控制器件。

图（b）是绝缘栅场效应管，它的三个极分别是：漏极D、源极S和栅极 G。栅极和源极之间是绝缘的。它的工作特点是漏极电流ID的大小取决于栅极和源极之间的电压uGS，故称为电压控制器件。

图（c）所示的IGBT管，它的主体部分和晶体管相同，也是集电极C 和发射极E；控制部分却是绝缘栅结构，通常称为控制极G。集电极电流IC的大小取决于控制极与发射极之间的电压uGE。也是电压控制器件。”

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和大功率晶体管 GTR 相比，IGBT 管主要有哪些优点呢？

IGBT管允许的开关频率比 GTR高一个数量级。GTR的Zui高开关频率只有2kHz，而IGBT可达20kHz。很明显的是，它的控制极的功耗要比GTR的基极功耗小得多。

IGBT管和其他三极管一样，也有三种状态：截止状态、放大状态和饱和导通状态。而我们只用它的截止状态和饱和导通状态：图（a）所示，是饱和导通状态，犹如开关处于闭合状态图（b）所示，是截止状态，犹如开关处于断开状态。

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直流电怎样变成交流电？

如图1－15，用4个IGBT管组成一个桥形电路，ZL是负载，如图（a）所示。让V1、V2导通，V3、V4截止。这时候的电流如红色箭头所示：从电源正极P（＋）出发，经V1后流经负载ZL，又经V3流向电源负极N（－）。注意：当它流经负载时，是从a端流向 b 端的。我们把这种情况下的电压作为 uab的正方向，即uab 为‘＋’，幅值等于直流电压 UD，其电压波形如图（b）中时间段 0～t1 所示。

又让V3、V4导通，V1、V2截止。这时候的电流如蓝色箭头所示：从 P（＋）出发，经V3后流经负载ZL，又经V4流向N（－）。当它流经负载时，是从b端流向a端的。uab为‘－’，幅值也等于直流电压UD，电压波形如图（b）中时间段t1～t2所示。让V1、V2为一组，V3、V4为另一组，并让它们不断地交替导通和截止，则负载中流过的，便是交变电流了。

那6个IGBT管就组成了三相逆变桥，如图（a）所示，只要各相之间互差三分之一周期（T／3）就可以了，如图（b）。

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在实际的逆变模块中，为什么每个IGBT管旁边，都要反并联一个二极管呢？

变频器的输出电压里，是有一些谐波分量的，我们这里，只看它的基波分量。当电流与电压反方向（如图中的A区所示）时，实际上是电动机的反电动势在向滤波电容充电。IGBT管是只能单方向导电的，必须要为充电电流提供一条路径，这就是反向二极管的作用。充电电流的路径如图中的蓝色箭头所示。当电流和电压同方向时，则是滤波电容通过IGBT管向电动机绕组放电的过程。

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1、直流电逆变成交流电的基本方法，是使几个开关器件不断地按照一定的规律交替导通的结果。

2、目前在低压变频器中，普遍采用的是IGBT管，它的主体部分和晶体管相同，也有集电极和发射极。而它的控制极却和绝缘栅场效应管类似，称为控制极。

3、电动机定子的等效电路是电阻电感电路，它和直流电路之间，存在着能量交换的过程。具体地说，要对滤波电容器进行充放电。为此，在每个IGBT管旁边，都必须反并联二极管，为电动机绕组向滤波电容器充电提供通路。