緩沖電路的概念

　　緩沖電路（SnubberCircuit）又稱吸收電路，它是電力電子器件的一種重要的保護(hù)電路，不僅用于半控型器件的保護(hù)，而且在全控型器件（如GTR、GTO、功率MOSFET和IGBT等）的應(yīng)用技術(shù)中，起著更重要的作用。

　　緩沖電路的基本結(jié)構(gòu)

　　緩沖電路的功能有抑制和吸收兩個(gè)方面，因此圖1（a）是這種電路的基本結(jié)構(gòu)，串聯(lián)的LS用于抑制di/dt的過(guò)量，并聯(lián)的CS用于吸收器件上的過(guò)電壓，即器件在關(guān)斷時(shí)CS通過(guò)快速二極管DS充電，吸收器件上出現(xiàn)的過(guò)電壓能量，由于電容電壓不會(huì)躍變，限制了重加dv/dt。當(dāng)器件開通時(shí)CS上的能量經(jīng)RS泄放。對(duì)于工作頻率較高、容量較小的裝置，為了減小損耗，圖1（a）中的RLCD電路，可以簡(jiǎn)化為圖1（b）的形式。裝置由RCD網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的緩沖電路普遍用于GTR、GTO、功率MOSFET及IGBT等電力電子器件的保護(hù)。

　　圖1

　　圖2所示的幾種緩沖電路是上述基本RCD緩沖電路的簡(jiǎn)化或演變。如圖所示，它們既可用于逆變器中IGBT模塊的保護(hù)，也適用于其他電力電子器件的緩沖保護(hù)，但其性能有所不同。

　　圖2

　　圖2（a）是最簡(jiǎn)單的單電容電路，適用于小容量的IGBT模塊或其他容量較小的器件，但由于電路中無(wú)阻尼元件，容易產(chǎn)生振蕩，為此CS中可串入RS加以抑制，這種RC緩沖電路在晶閘管的保護(hù)中已用得很普遍。

　　圖2（b）是把RCD緩沖電路用于由兩只IGBT組成橋臂的模塊上，此電路比較簡(jiǎn)單，但吸收功能較單獨(dú)使用RCD時(shí)略差，多用于小容量元件的逆變器橋臂上。有時(shí)還可以把（a）、（b）兩種緩沖電路并聯(lián)使用以增強(qiáng)緩沖吸收的功能。

　　圖2（c）是RS交叉連接的緩沖電路，當(dāng)器件關(guān)斷時(shí)，CS經(jīng)DS充電，抑制dv/dt；當(dāng)器件開通時(shí)，CS經(jīng)電源和RS放電，同時(shí)有部分能量反饋回電源，這種電路對(duì)大容量的器件，例如400A以上的IGBT模塊比較適合。

　　圖2（d）是大功率GTO逆變橋臂上的非對(duì)稱RLCD緩沖電路。圖中限流電感LS經(jīng)過(guò)DS和RS釋放磁場(chǎng)能量。GTO關(guān)斷時(shí)，CS經(jīng)DS吸收能量并經(jīng)RS把部分能量反饋到電網(wǎng)上去，因此損耗較小，適用于大容量的GTO逆變器。其中CS具有吸收電能和電壓箝位雙重功能，且效率較高。

　　圖2（e）是三角形吸收電路，其特點(diǎn)是：（1）三只電容器之間幾乎不需要連接線，所以寄生電感極小。（2）在電力電子器件工作過(guò)程中每只電容器都參與工作，電容器利用率高。（3）電路損耗較小。

　　緩沖電路引線中的雜散電感必須限制到最小，以防止電力電子器件在關(guān)斷時(shí)出現(xiàn)電壓尖峰，并消除雜散電感與緩沖電路中CS構(gòu)成諧振回路所產(chǎn)生的振蕩。所以緩沖電路中的R、C、D等元件也應(yīng)力求采用無(wú)感元件。

　　緩沖電路的工作原理

　　緩沖電路的基本工作原理是利用電感電流不能突變的特性抑制器件的電流上升率，利用電容電壓不能突變的特性抑制器件的電壓上升率。圖示以GTO為例的一種簡(jiǎn)單的緩沖電路。其中L與GTO串聯(lián)，以抑制GTO導(dǎo)通時(shí)的電流上升率dI/dt，電容C和二極管D組成關(guān)斷吸收電路，抑制當(dāng)GTO關(guān)斷時(shí)端電壓的上升率dV/dt，其中電阻R為電容C提供了放電通路。緩沖電路有多種形式，以適用于不同的器件和不同的電路。