什么是igbt

什么是igbt1

什么是igbt

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IGBT是绝缘栅双极型晶体管 。是由BJT双极型三极管和MOS绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件 , 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点 。
都是干货:看完你还不懂IGBT是什么 , 新能源汽车你算是白开了2上篇请戳这里:唯电科普——什么是IGBT?工作原理是什么?(上篇)
上篇 , 我们了解到IGBT在电动汽车领域主要应用在电机控制器中 , 起到直流电转化为交流电的作用 。那么它的工作原理是什么呢?我想肯定会有好奇的小伙伴想知道答案 。
其中这个问题对于理工科的小伙伴并不陌生 。但是也要考虑平均的接受能力 。我尽可能讲的浅显易懂(公式啥的通通砍掉) , 那么这次我分几个层次:什么是直流电/交流电、为什么电动汽车使用交流电机、IGBT典型工作状态、电机控制器的基本工作原理 。
一、什么是直流电 , 什么是交流电直流电:直流电(Direct Current , 简称DC)是电荷的单向流动或者移动 。电流密度随着时间而变化 , 但是通常移动的方向在所有时间里都是一样的 。它的极性永远不会改变 。比如:干电池、可充电电池 , 它们都是提供的直流电 。
电池上都有标注“+ -”级 , 并且直流用电设备在正负极接反的情况下是无法正常工作的 。直流电还分为恒定直流电和脉动直流电 , 恒定直流电是指电流方向和大小都不会改变;脉动直流电大小是变化 , 但方向依旧不会改变 。
交流电:交流电流(Alternating Current , 缩写:AC)是指电流方向随时间作周期性变化的为交流电 , 在一个周期内的运行平均值为零 。不同于直流电 , 它的方向是会随着时间发生改变的 , 并且直流电没有周期性变化 。
我们接触最多的就是家里用的220V市电 , 这是50Hz的正弦波交流电 , 50Hz是指1秒钟周期变化50次 。除了正弦波交流电 , 还有三角形波、正方形波交流电等 。
下边一副波形图来总结一下:
课外作业:请思考一下 , 为什么我们家庭使用的电视、电脑、手机等电器明明都是使用的直流电 , 而市电是交流电而不直接供应直流电呢?(答案请在头条里私信关键字“答案”获得)
二、为什么电动汽车使用交流电机 。讲完了直流电和交流电 , 这下小伙伴都知道了吧 , 电动汽车上的电池提供的是直流电 , 但是电动汽车却使用交流电机 , 这是不是多此一举呢?
实际上交流电机比直流电机拥有更小的体积、更高的效率以及更可靠的结构 , 主要就是结构可靠 。
下图是直流电机工作原理图:
这不就是我们小时候玩的四驱车马达啊!一不小心又暴露了年龄 。
下图是交流电机在三相正弦波交流电下的工作原理图:
可见直流电机绕组在旋转时电刷和换向器之间是摩擦接触的 。所以即便交流电机成本高、控制难度大 , 电动汽车也义无反顾的选择交流电机 , 主要原因就是因为交流电机免去了维护电刷的烦恼 。
三、IGBT典型工作状态 。上篇我们说到 , IGBT是电压驱动式功率半导体器件 。现在就讲它的典型工作状态 ,  它在工作时只有2个状态 , 一是“导通” , 二是“截止” 。就好像是开关 , 就2状态 , 要么开要么关 。结合它的高输入阻抗、开关速度快、耐压高、导通压降小、载流密度大等特点 。把它接到高电压、大电流的回路中 , 就可以用一个电压很小的电信号控制整个电路快速地开关了 。如图所示:
四、电机控制器的工作原理 。【什么是igbt】电机控制器的基本原理如图:
动力电池提供的是直流电 , 通过电机控制器的逆变得到三相交流电供应给交流电机 。
电机控制器内部的数字处理系统发出方波信号使IGBT功率模块依次导通 。G1、G3、G5导通时通过正向电流 , G2、G4、G6导通时通过负向电流 , 电流方向改变的即为交流电 。
下面介绍一下SPWM调波、变频的原理:三相交流电动机在给它固定频率的电源时 , 电机就按照该频率以固定的转速旋转 。改变频率即可改变电机的旋转速度 , 我们经常听说的变频空调、变频器和新能源车上的电机控制器都是这个变频的原理 。