停电时逆变管损坏的原因

逆变用晶体管的额定功率

1.晶体管的功耗

众所周知,晶体管有三个工作状态:截止状态、饱和导通状态和放大状态。今假设某晶体管的额定数据是:1200V、100A、500W。则在三个状态之下的功耗如图5所示。

(1)截止状态的功耗

在截止状态,集电极只有1mA的漏电流,电阻RC上的电压降几乎为0,晶体管的管压降和电源电压近乎相等,晶体管的功耗只有0.5W,如图a)所示;

(2)饱和状态的功耗

在饱和导通状态,集电极电流为100A,晶体管的管压降为2.6V,功耗为260W,如图b)所示;

(3)放大状态的功耗

以某放大状态为例,集电极电流为50A,集电极电阻RC上的电压降为248V,晶体管的管压降为252V,功耗高达2.6kW。大大超过额定功耗。所以,开关晶体管只能用在开关状态,绝对不允许在放大区停留。

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图 晶体管的功耗

a)截止状态b)饱和状态c)放大状态

变频器停电时的状态

正常情况下,应该首先使变频器停止工作,然后切断电源。

如果变频器在正常运行的状态下突然切断电源,情况如何呢?

1.基极电流

如上述,停电后,(https://www.dgzj.com/ 电工之家)基极驱动电路的电压下降得很快,故基极电流也很快减小。假设,在tX时间内,基极电流从额定状态的1.5A减小为0.375A,晶体管进入放大状态,集电极电流减小为20A,如图6a)所示。

2.主电路电压

主电路电压也下降得很快,但因为初始值很大,所以,在相同的tX时间内,虽然下降得只有额定电压的30%,但仍有150V。

3.晶体管的功耗

集电极电流的减小,使RC上的电压降为100V,而晶体管的管压降减小为50V,晶体管的功耗为1000W,是额定功耗的2倍。所以,晶体管必烧无疑。

变频器的逆变器件改用IGBT管以后,因为其控制极电流极小,驱动电路的电压不会很快下降,上述现象基本上不再发生。

变频器停电时逆变管损坏的原因

图 突然停电的结果

a)基极电流b)主电压c)饱和状态d)放大状态