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求助:大功率buck电路总是炸IGBT

 

                                                   图一

 

主电路是先降压后逆变,BUCK的IGBT是3300V/400A,双管的,一个用来降压,另一个当续流二极管用,门极GE直接用导线短接,满载是80KVA,当输入是1000V的时候,经过降压可以带到满载,但是温升比较高,本以为将输入电压抬高到1500V,温升可以降一些,但将输入加到1500V时,带80KVA时,IGBT发生爆炸,爆炸时Vce的电压如图一:

没有什么异常,还有根据上位机监控的图片,IGBT爆炸的一瞬间,输入电压被拉到很低,输入电流超过传感器量程, 重新恢复,将续流的IGBT用-15V关断,同时在IGBT上加了吸收,加1000V带满载没有问题,因为之前两次都是在1500V带载时发生的爆炸,问题一直没有找到,现在不敢加1500V带载了,请高手帮忙分析一下BUCKigbt发生爆炸的原因

 

全部回复(38)
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2011-01-07 11:12

这么大功率没做过。

但是很奇怪,你BUCK下管为什么用IGBT,而不用快恢复二极管模块。你可以查一下你用的这个IGBT的体二极管的特性如何。

还有就是,这么大的功率,你居然没有给IGBT加RCD吸收电路?

另外,究竟炸的是哪个管子,BUCK管,还是下面的续流管?还是两个都炸了?

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2011-01-07 12:26
@让你记得我的好
这么大功率没做过。但是很奇怪,你BUCK下管为什么用IGBT,而不用快恢复二极管模块。你可以查一下你用的这个IGBT的体二极管的特性如何。还有就是,这么大的功率,你居然没有给IGBT加RCD吸收电路?另外,究竟炸的是哪个管子,BUCK管,还是下面的续流管?还是两个都炸了?
这种高压大电流的快恢复二极管很难找,所以就直接用双管的IGBT来取代,没有加吸收是因为之前观察IGBTa和续流二极管两端的电压波形都很好,没有什么尖峰,从损坏的情况来看,两个IGBT都炸了,和IGBT并的两组二极管(每组四个)只损坏了一个
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st.you
LV.9
4
2011-01-07 13:28
IGBT能流过反向的电流?
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2011-01-07 15:23
@liwang1001
这种高压大电流的快恢复二极管很难找,所以就直接用双管的IGBT来取代,没有加吸收是因为之前观察IGBTa和续流二极管两端的电压波形都很好,没有什么尖峰,从损坏的情况来看,两个IGBT都炸了,和IGBT并的两组二极管(每组四个)只损坏了一个
你图中和IGBT并联的二极管是外加的,还是IGBT模块内部自带的?
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2011-01-07 20:29
@让你记得我的好
你图中和IGBT并联的二极管是外加的,还是IGBT模块内部自带的?

是自带的

 

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贴片机
LV.8
7
2011-01-08 08:26
@liwang1001
这种高压大电流的快恢复二极管很难找,所以就直接用双管的IGBT来取代,没有加吸收是因为之前观察IGBTa和续流二极管两端的电压波形都很好,没有什么尖峰,从损坏的情况来看,两个IGBT都炸了,和IGBT并的两组二极管(每组四个)只损坏了一个
怀疑问题就出在下面续流用的那个IGBT上面,两个管都爆了,看来是直通了。也许下面续流二极管用IGBT代替,用法上有问题。
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贴片机
LV.8
8
2011-01-08 08:29
@贴片机
怀疑问题就出在下面续流用的那个IGBT上面,两个管都爆了,看来是直通了。也许下面续流二极管用IGBT代替,用法上有问题。

还有一个,输入电压越高,同等输出功率情况下,PWM占空比就越低,上管IGBT导通时间变少峰值电流增加发热变大,下管IGBT续流时间变长,发热也变大。

但上管如果先坏的话,下管应该不会坏。如果下管先坏的话,上管必定坏。因为直通。。。

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2011-01-08 09:02
@贴片机
还有一个,输入电压越高,同等输出功率情况下,PWM占空比就越低,上管IGBT导通时间变少峰值电流增加发热变大,下管IGBT续流时间变长,发热也变大。但上管如果先坏的话,下管应该不会坏。如果下管先坏的话,上管必定坏。因为直通。。。

IGBT自带的二极管,应该是超快恢复的二极管,反向恢复时间应该在ns级,看了一些资料,buck电路的瞬时直通是存在的,现在我们怀疑爆炸原因主要有两个:一是续流二极管的IGBT用0V关断不可靠,高压下可能被误触发,现在采取的是-15V关断,另一个就是直通造成的,如果是直通造成的,还没有找到什么好的解决办法,另外对于楼上所说的,电压越高,电流尖峰越大,有点不是很理解,理论上来讲,电压越高,同等功率下输入电流越小

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2011-01-08 10:11
@liwang1001
IGBT自带的二极管,应该是超快恢复的二极管,反向恢复时间应该在ns级,看了一些资料,buck电路的瞬时直通是存在的,现在我们怀疑爆炸原因主要有两个:一是续流二极管的IGBT用0V关断不可靠,高压下可能被误触发,现在采取的是-15V关断,另一个就是直通造成的,如果是直通造成的,还没有找到什么好的解决办法,另外对于楼上所说的,电压越高,电流尖峰越大,有点不是很理解,理论上来讲,电压越高,同等功率下输入电流越小

电压高的,续流二极管的反向恢复电流变大。

电压越高,同等功率下输入电流越小,这是指的平均电流。对于BUCK电感的峰值电流来说,是看输出负载的大小的。

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2011-01-08 10:11
@liwang1001
IGBT自带的二极管,应该是超快恢复的二极管,反向恢复时间应该在ns级,看了一些资料,buck电路的瞬时直通是存在的,现在我们怀疑爆炸原因主要有两个:一是续流二极管的IGBT用0V关断不可靠,高压下可能被误触发,现在采取的是-15V关断,另一个就是直通造成的,如果是直通造成的,还没有找到什么好的解决办法,另外对于楼上所说的,电压越高,电流尖峰越大,有点不是很理解,理论上来讲,电压越高,同等功率下输入电流越小
你可以把IGBT模块的datasheet贴上来看看吗?
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liwang1001
LV.1
12
2011-01-08 12:26
@让你记得我的好
你可以把IGBT模块的datasheet贴上来看看吗?
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2011-01-08 13:00

给点建议:

1,续流管GE间并一个1uF的薄膜电容和一个100uF的电解,同时加-15V反压。电容和GE之间的引线尽量的短。

2,在BUCK的IGBT的E极串一个电感,限制续流管的反向恢复电流。同时给两个管子都加上RCD吸收电路。

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jianyedin
LV.9
14
2011-01-08 20:04
@让你记得我的好
给点建议:1,续流管GE间并一个1uF的薄膜电容和一个100uF的电解,同时加-15V反压。电容和GE之间的引线尽量的短。2,在BUCK的IGBT的E极串一个电感,限制续流管的反向恢复电流。同时给两个管子都加上RCD吸收电路。
期待结果!我正准备用BUCK做40KW恒流源.希望楼主给点建议,不胜感激!
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2011-01-08 22:48
工作频率太高!
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jianyedin
LV.9
16
2011-01-09 15:17
@世界真奇妙
工作频率太高!
3K还高?哪用多少?
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2011-01-09 17:32
@jianyedin
3K还高?哪用多少?

500Hz

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liwang1001
LV.1
18
2011-01-09 20:58
@世界真奇妙
500Hz

       以前用的3K,现在用的是1.5K,温升问题解决了,之前带70kW,散热器温度达到了55度,当时的环境温度是30度,这几天降低开关频率同时续流二极管的那个IGBT的关断电压改为-15V,散热器的温度36度左右,环境温度是20度,不知道炸管子是不是这个原因引起的。

还有,我们在同功率的情况下,不同的电压等级下,对通过buck的电流做了一个对比,想知道是不是由于高压引起的尖峰电流过大,输入1000V比输入800V在各种功率下的电流都要大一些,输入1300V时,在10kw、20kw下和1000V时区别不大,30kw以及40kw比1000V时还要小几十安,不知道怎么去解释

 

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2011-01-09 22:33
@liwang1001
      以前用的3K,现在用的是1.5K,温升问题解决了,之前带70kW,散热器温度达到了55度,当时的环境温度是30度,这几天降低开关频率同时续流二极管的那个IGBT的关断电压改为-15V,散热器的温度36度左右,环境温度是20度,不知道炸管子是不是这个原因引起的。还有,我们在同功率的情况下,不同的电压等级下,对通过buck的电流做了一个对比,想知道是不是由于高压引起的尖峰电流过大,输入1000V比输入800V在各种功率下的电流都要大一些,输入1300V时,在10kw、20kw下和1000V时区别不大,30kw以及40kw比1000V时还要小几十安,不知道怎么去解释 

FF400R33KF2C是400A3300V的IGBT,价格多少?应该在4000元以上吧?

不知你做的装置是什么要求,看你所说的情况,电流好像并不很大,用400A的IGBT有点浪费,也许有别的更好的选择。

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2011-01-09 22:44
@liwang1001
      以前用的3K,现在用的是1.5K,温升问题解决了,之前带70kW,散热器温度达到了55度,当时的环境温度是30度,这几天降低开关频率同时续流二极管的那个IGBT的关断电压改为-15V,散热器的温度36度左右,环境温度是20度,不知道炸管子是不是这个原因引起的。还有,我们在同功率的情况下,不同的电压等级下,对通过buck的电流做了一个对比,想知道是不是由于高压引起的尖峰电流过大,输入1000V比输入800V在各种功率下的电流都要大一些,输入1300V时,在10kw、20kw下和1000V时区别不大,30kw以及40kw比1000V时还要小几十安,不知道怎么去解释 

在一般情况下,FF400R33KF2C的峰值电流可用到200A以上,此时,工作频率不要高于500Hz。峰值电流小于200A时,可适度提高频率。

FF400R3300KF2C的开关速度是很慢的,开关损耗很大,过高的频率工作,IGBT的外壳还不热,就可能炸毁,是因为管芯温升太快。

 

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liwang1001
LV.1
21
2011-01-10 08:50
@世界真奇妙
FF400R33KF2C是400A3300V的IGBT,价格多少?应该在4000元以上吧?不知你做的装置是什么要求,看你所说的情况,电流好像并不很大,用400A的IGBT有点浪费,也许有别的更好的选择。

我们的变流器是地铁上用的,功率是85KVA,输入电压有两种,一种是网压1500V,另一种是蓄电池供电,600-800V,所以电流得选大一点的,根据我们的试验情况,带70KVA的时候,igbt的峰值电流已经达到400A了,我们的老工程师说FF400R33KF2C短时间内承受600A-800A应该是可以的,我不是很确定是否是电流过大击穿,因为从损坏的情况看,续流二极管那一路的IGBT也烧坏了,续流二极管是4个并了,坏 了一个

FF400R33KF2C的价格是六千多 

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liwang1001
LV.1
22
2011-01-10 10:44
@世界真奇妙
在一般情况下,FF400R33KF2C的峰值电流可用到200A以上,此时,工作频率不要高于500Hz。峰值电流小于200A时,可适度提高频率。FF400R3300KF2C的开关速度是很慢的,开关损耗很大,过高的频率工作,IGBT的外壳还不热,就可能炸毁,是因为管芯温升太快。 

   

以上是输入900V,负载时60KVA时流过IGBT的电流,150A/伏

 

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2011-01-10 11:11
@liwang1001
[图片]   以上是输入900V,负载时60KVA时流过IGBT的电流,150A/伏 
学习了.
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2011-01-10 21:43
@liwang1001
[图片]   以上是输入900V,负载时60KVA时流过IGBT的电流,150A/伏 

图中的电流波形很不好,电流严重振荡,应加大电容C1的容量(估计应>5微法),并且直接安装在IGBT模块的端子上。

应再降频到1000Hz以下。

 

FF400R3300KF2C驱动要点:

1、栅极和发射极之间并联一个68n无感电容,并且直接安装在IGBT模块的端子上。

2、如果驱动引线较长,应在栅极和发射极之间并联一个TVSP6KE18CA),并且直接安装在IGBT模块的端子上。

3、驱动电阻推荐Ron=2.7Ω,Roff=3.6Ω

4、采用±15V驱动电压。驱动能力≥±8A

5、不用的IGBT将其栅极和发射极短路即可。

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liwang1001
LV.1
25
2011-01-17 08:33
@世界真奇妙
图中的电流波形很不好,电流严重振荡,应加大电容C1的容量(估计应>5微法),并且直接安装在IGBT模块的端子上。应再降频到1000Hz以下。 FF400R3300KF2C驱动要点:1、栅极和发射极之间并联一个68n无感电容,并且直接安装在IGBT模块的端子上。2、如果驱动引线较长,应在栅极和发射极之间并联一个TVS(P6KE18CA),并且直接安装在IGBT模块的端子上。3、驱动电阻推荐Ron=2.7Ω,Roff=3.6Ω4、采用±15V驱动电压。驱动能力≥±8A。5、不用的IGBT将其栅极和发射极短路即可。
问题已经解决,主要是由于高压时续流的IGBT的门极被触发,导致直通造成的,将IGBT采用-15V关断就可以了,多谢各位兄弟的帮忙!
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2011-01-17 09:06
@liwang1001
问题已经解决,主要是由于高压时续流的IGBT的门极被触发,导致直通造成的,将IGBT采用-15V关断就可以了,多谢各位兄弟的帮忙!
MARK !方便有用之时。
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flyfly8
LV.4
27
2011-01-18 13:09
@liwang1001
问题已经解决,主要是由于高压时续流的IGBT的门极被触发,导致直通造成的,将IGBT采用-15V关断就可以了,多谢各位兄弟的帮忙!
有兴趣的话可以参考<<风力发电中的电力电子变流技术>>带耦合电感的并联Boost的内容,改为双BUCK电路加一个耦合电感(换流用)和一个负载电感:
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lsw219
LV.2
28
2013-01-29 09:28
@世界真奇妙
图中的电流波形很不好,电流严重振荡,应加大电容C1的容量(估计应>5微法),并且直接安装在IGBT模块的端子上。应再降频到1000Hz以下。 FF400R3300KF2C驱动要点:1、栅极和发射极之间并联一个68n无感电容,并且直接安装在IGBT模块的端子上。2、如果驱动引线较长,应在栅极和发射极之间并联一个TVS(P6KE18CA),并且直接安装在IGBT模块的端子上。3、驱动电阻推荐Ron=2.7Ω,Roff=3.6Ω4、采用±15V驱动电压。驱动能力≥±8A。5、不用的IGBT将其栅极和发射极短路即可。
不用的IGBT最好用负15V电压锁死。
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wt.liu
LV.5
29
2015-12-30 16:04
@让你记得我的好
这么大功率没做过。但是很奇怪,你BUCK下管为什么用IGBT,而不用快恢复二极管模块。你可以查一下你用的这个IGBT的体二极管的特性如何。还有就是,这么大的功率,你居然没有给IGBT加RCD吸收电路?另外,究竟炸的是哪个管子,BUCK管,还是下面的续流管?还是两个都炸了?
模块里就有2个IGBT管,这个用法没问题。就是要给IGBT增加吸收电路。
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wt.liu
LV.5
30
2015-12-30 16:15
也不知道现在做的怎样了,楼主说说?
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dy0758
LV.4
31
2015-12-30 16:46
请说明是用在哪里,输出电压.电流多大。不一定要buck电路,用开关电源也可以!
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