igbt模塊逆變器電路圖設計（一）

太陽能光伏發電的實質就是在太陽光的照射下，太陽能電池陣列（即PV組件方陣）將太陽能轉換成電能，輸出的直流電經由逆變器后轉變成用戶可以使用的交流電。以往的光伏發電系統是采用功率場效應管MOSFET構成的逆變電路。然而隨著電壓的升高，MOSFET的通態電阻也會隨著增大，在一些高壓大容量的系統中，MOSFET會因其通態電阻過大而導致增加開關損耗的缺點。在實際項目中IGBT逆變器已經逐漸取代功率場效應管MOSFET，因為絕緣柵雙極晶體管IGBT通態電流大，正反向組態電壓比較高，通過電壓來控制導通或關斷，這些特點使IGBT在中、高壓容量的系統中更具優勢，因此采用IGBT構成太陽能光伏發電關鍵電路的開關器件，有助于減少整個系統不必要的損耗，使其達到最佳工作狀態。在實際項目中IGBT逆變器已經逐漸取代功率場效應管MOSFET。

圖1：太陽能光伏發電流程

IGBT逆變器的工作原理

逆變器是太陽能光伏發電系統中的關鍵部件，因為它是將直流電轉化為用戶可以使用的交流電的必要過程，是太陽能和用戶之間相聯系的必經之路。因此要研究太陽能光伏發電的過程，就需要重點研究逆變電路這一部分。如圖2（a）所示，是采用功率場效應管MOSFET構成的比較簡單的推挽式逆變電路，其變壓器的中性抽頭接于電源正極，MOSFET的一端接于電源負極，功率場效應管Q1，Q2交替的工作最后輸出交流電力，但該電路的缺點是帶感性負載的能力差，而且變壓器的效率也較低，因此應用起來有一些條件限制。采用絕緣柵雙極晶體管IGBT構成的全橋逆變電路如圖2（b）所示。其中Q1和Q2之間的相位相差180°，其輸出交流電壓的值隨Q1和Q2的輸出變化而變化。Q3和Q4同時導通構成續流回路，所以輸出電壓的波形不會受感性負載的影響，所以克服了由MOSFET構成的推挽式逆變電路的缺點，因此采用IGBT構成的全橋式逆變電路的應用較為廣泛一些。

圖2：MOSFET逆變器和IGBT逆變器電路圖對比

絕緣柵雙極晶體管IGBT是相當于在MOSFET的漏極下增加了P+區，相比MOSFET來說多了一個PN結，當IGBT的集電極與發射極之間加上負電壓時，此PN結處于反向偏置狀態，其集電極與發射極之間沒有電流通過，因此IGBT要比MOSFET具有更高的耐壓性。也是由于P+區的存在，使得IGBT在導通時是低阻狀態，所以相對MOSFET來說，IGBT的電流容量要更大一些。