IGBT模块在电动汽车中发挥着至关重要的作用,是电动汽车及充电桩等设备的核心技术部件。IGBT模块占电动汽车成本将近10%,占充电桩成本约20%。IGBT主要应用于电动汽车领域中以下几个方面:
电动控制系统大功率直流/交流(DC/AC)逆变后驱动汽车电机。
车载空调控制系统小功率直流/交流(DC/AC)逆变,使用电流较小的IGBT和FRD。
充电桩智能充电桩中IGBT模块被作为开关元件使用。
在IGBT使用过程中,可以通过控制其集-射极电压UCE和栅-射极电压UGE的大小,从而实现对IGBT导通/关断/阻断状态的控制。
1)当IGBT栅-射极加上加0或负电压时,MOSFET内沟道消失,IGBT呈关断状态。
2)当集-射极电压UCE<0时,J3的PN结处于反偏,IGBT呈反向阻断状态。
3)当集-射极电压UCE>0时,分两种情况:
若栅-射极电压UGE<Uth,沟道不能形成,IGBT呈正向阻断状态。
若栅-射极电压UGE>Uth ,栅极沟道形成,IGBT呈导通状态(正常工作)。此时,空穴从P+区注入到N基区进行电导调制,减少N基区电阻RN的值,使IGBT通态压降降低。
从功能上来说,IGBT就是一个电路开关,优点就是用电压控制,饱和压降小,耐压高。用在电压几十到几百伏量级、电流几十到几百安量级的强电上的。而且IGBT不用机械按钮,它是由计算机控制的。所以有了IGBT这种开关,就可以设计出一类电路,通过计算机控制IGBT,把电源侧的交流电变成给定电压的直流电,或是把各种电变成所需频率的交流电,给负载使用。这类电路统称变换器。
三相380V输入电压经过整流和滤波后,直流母线电压的值:在开关工作的条件下,IGBT的额定电压一般要求高于直流母线电压的两倍,根据IGBT规格的电压等级,选择1200V电压等级的IGBT。
以30kW变频器为例,负载电流约为79A,由于负载电气启动或加速时,电流过载,一般要求1分钟的时间内,承受1.5倍的过流,择负载电流约为119A ,建议选择150A电流等级的IGBT。