Sut mae deuodau a MOSFETs/IGBTs yn gweithio gyda'i gilydd mewn gwrthdroyddion?

1, Cyfatebiaeth swyddogaethol mewn pensaernïaeth topoleg
(1) Modd cydweithredol minimalaidd o wrthdröydd hanner pont
Mae'r gwrthdröydd hanner pont yn mabwysiadu strwythur deuod deuol switsh, ac mae'r ochr DC yn ffurfio dau bwynt posibl o ± Vdc/2 trwy is-adran foltedd cynhwysydd. Pan fydd y fraich bont uchaf MOSFET (Q1) yn cael ei droi ymlaen, y llwybr presennol yw Vdc/2 → Q1 → llwyth → Vdc/2, ac ar yr adeg hon, mae deuod braich y bont isaf (D2) mewn cyflwr torbwynt gwrthdroi. Pan fydd Q1 wedi'i ddiffodd, mae'r grym electromotive gwrthdro a gynhyrchir gan yr anwythiad llwyth yn ffurfio cylched olwyn rydd trwy D2: llwyth → D2 → Vdc/2. Mae'r broses hon yn cyflawni dwy swyddogaeth graidd:

Clamp foltedd: Cyfyngwch ar y foltedd y gall MOSFET ei wrthsefyll i Vdc/2 er mwyn osgoi gorfoltedd yn torri i lawr;
Adborth ynni: Yn darparu sianel ryddhau ar gyfer storio ynni anwythol i atal pigau foltedd a achosir gan newidiadau sydyn yn y cerrynt.
Mae data arbrofol yn dangos, mewn system gwrthdröydd hanner pont 1kW, y gall cerrynt rhad ac am ddim brig D2 gyrraedd 1.5 gwaith y cerrynt llwyth graddedig, ac mae angen rheoli ei amser adfer o chwith o fewn 100ns i sicrhau effeithlonrwydd newid. Gall defnyddio deuodau adfer cyflym (fel STTH3R06) gynyddu effeithlonrwydd system 2.3% a lleihau codiad tymheredd 15 gradd.

(2) Pensaernïaeth gydweithredol segur gwrthdröydd pont llawn
Mae'r gwrthdröydd pont lawn yn mabwysiadu strwythur pedwar switsh pedwar deuod, sy'n cyflawni gwrthdroad polaredd foltedd allbwn trwy ddargludiad eiledol dau bâr o switshis. Adlewyrchir ei unigrywiaeth yn:

Rheolaeth deubegwn: Trwy'r cyfuniad o ddargludiad T1-T4, gellir cael swing foltedd cyflawn o ± Vdc ar ddiwedd y llwyth. Mae'r deuodau D1-D4 nid yn unig yn cyflawni'r swyddogaeth freewheeling, ond hefyd yn ffurfio sianel adborth ynni;
Diogelu namau: Pan fydd T1 a T4 ill dau yn gyfeiliornus, gall D2-D3 ffurfio llwybr amddiffyn cylched byr i atal cylched byr bws DC.
Mae profion cymharol yn dangos bod y foltedd gwrthdro brig a gludir gan deuodau yn strwythur llawn y bont yn cael ei leihau 50% o'i gymharu â strwythur hanner y bont, ond mae angen trin ceryntau dros dro uwch (hyd at ddwywaith y cerrynt llwyth). Mewn gwrthdröydd pont llawn tri cham, mae angen i ddeuodau hefyd gyflawni swyddogaeth cydbwysedd egni cam i gam. Pan fydd cerrynt cyfnod penodol yn arwain, gall deuodau'r fraich bont gyfatebol arwain yr egni gormodol i lifo i gyfnodau eraill, gan gyflawni dosbarthiad pŵer deinamig.

2, Mecanwaith rheoli ynni mewn ymateb deinamig
(1) Diogelu Deuod Corff MOSFET yn Barhaus
Mae'r deuod corff sydd wedi'i integreiddio y tu mewn i MOSFET yn chwarae rhan allweddol mewn gwrthdroyddion. Pan fydd y llwyth anwythol wedi'i gysylltu â'r draen MOSFET, mae egni trydanol yn cael ei storio ar unwaith y tu mewn i'r llwyth, ac mae'r brig EMF gwrthdro a gynhyrchir ar hyn o bryd yn ffurfio llwybr olwyn rhydd trwy'r corff deuod. Gan gymryd gyriant modur DC di-frwsh fel enghraifft:

Senario switsio amledd uchel: Yn ystod -newid amledd uchel MOSFET Q1, mae'r corff deuod D2 yn darparu llwybr olwyn rydd ar gyfer cerrynt yr anwythydd yn ystod cyfnod diffodd Q1;
Ataliad pigyn cyfredol: Mae anwythiad L1 yn dangos rhwystriant uchel i'r cerrynt pigyn, gan arwain at bigau cerrynt ychwanegol pan fydd Q1 yn dargludo. Trwy ddefnyddio MOSFETs â nodweddion adfer deuod corff cyflym (fel cyfres SuperFREDmesh ST), gellir lleihau colledion switsh 65%, a gellir gostwng tymheredd y gragen o 60 gradd i 50 gradd.
(2) Adborth ynni deuod gwrth gyfochrog IGBT
Fel y ddyfais brif ffrwd mewn senarios foltedd uchel a cherrynt uchel, mae deuod adferiad cyflym gwrthgyfochrog (FRD) IGBT yn chwarae rhan graidd mewn llif ynni deugyfeiriadol. Mewn cyfres gwrthdröydd soniarus:

Rheoli amser marw: Yn ystod cymudo IGBT ym mreichiau'r bont uchaf ac isaf, mae deuodau gwrth gyfochrog yn darparu llwybr ar gyfer cerrynt adweithiol i osgoi pigau foltedd a achosir gan anwythiad crwydr yn y gylched;
Amsugno ynni soniarus: Pan fydd VT1 yn cael ei ddiffodd, mae'r egni sydd wedi'i storio yn anwythiad strae Lm y llinell yn cael ei drosglwyddo i'r gylched byffer trwy'r deuod gwrth-gyfochrog VD1 i atal Uce rhag gorlenwi.
Mae arbrofion wedi dangos y gall defnyddio deuodau adfer cyflym perfformiad uchel (fel C3D10060E) leihau colledion newid modiwlau IGBT 40% a gwella effeithlonrwydd system i 98.2%.

3, Paramedr cyfateb gofynion mewn strategaethau rheoli
(1) Addasiad Rheolaeth Syml o Gwrthdröydd Hanner Pont
Mae'r strwythur hanner pont fel arfer yn mabwysiadu rheolaeth SPWM deubegwn neu unbegynol, ac mae'r gofynion ar gyfer deuodau yn canolbwyntio ar nodweddion statig:

Amser adfer gwrthdro: tr Llai na neu'n hafal i 50ns (addas ar gyfer -newid amledd uchel);
Cynhwysedd cyffordd: Cj Llai na neu'n hafal i 100pF (yn lleihau sŵn switsh).
Yn ôl data dethol prosiect gwrthdröydd ceir penodol, gall defnyddio deuodau adfer cyflym iawn (fel MUR860) leihau ymyrraeth electromagnetig (EMI) o 8dB a lleihau'r amser parth marw o 500ns i 200ns.

(2) Addasiad modiwleiddio cymhleth o wrthdröydd pont llawn
Mae'r strwythur pontydd llawn yn cefnogi technolegau modiwleiddio uwch megis SPWM dyblu amlder, sy'n gosod gofynion deinamig uwch ar deuodau

Sefydlogrwydd tymheredd: O fewn yr ystod o -40 gradd ~ 150 gradd, dylai'r gyfradd newid pwysau ymlaen fod yn Llai na neu'n hafal i 5mV / gradd;
Gallu gwrth eirlithriadau: Mae angen iddo wrthsefyll ynni eirlithriadau o leiaf 1.5 gwaith y cerrynt graddedig.
Mae achos gyriant modur diwydiannol penodol yn dangos y gall defnyddio deuodau carbid silicon (fel C3D10060E) leihau cyfaint y system 40% a chynyddu'r dwysedd pŵer i 3.2kW / L. Mae ei fanteision allweddol yn cynnwys:

Mae adennill tâl gwrthdro Qrr yn lleihau 70%;
Mae sefydlogrwydd gostyngiad pwysau dargludiad yn cael ei gynyddu deirgwaith mewn amgylcheddau tymheredd uchel.