在图

1 中， Q1 和 Q3 被指定为高压侧 IGBT，Q2 和 Q4 则是低压侧 IGBT。该逆变器

用于在其目标市场的频率和电压条件下，产生单相位正弦电压波形。有些逆变器用于连
接净计量效益电网的住宅安装，这就是其中一个目标应用市场，此项应用要求逆变器提
供低谐波交流正弦电压，让力可注入电网中。

 实质上，为保持谐波分量低和功率损耗最

小，逆变器的高压端

IGBT 采用脉宽调制(PWM)，低压端 IGBT 则以 60Hz 频率变换电流

方向。通过让高压端

IGBT 使用 20kHz 或 20kHz 以上的 PWM 频率和 50/60Hz 调制方案，

输出电感

L1 和 L2 在实例中可以做得很小，并且照样能对谐波分量进行高效滤波。与快

速和标准速度的平面器件相比，开关速度为

20kHz 的超快速沟道型 IGBT 可以提供最低

的总导通损耗和开关功率损耗。同样，对于低压端开关电路，工作在

60Hz 的标准速度

IGBT 可以提供最低的功率损耗。

　　这个设计中的开关技术具有如下优势：通过允许高压端和低压端

IGBT 独立优化实

现很高的效率；高压端、同封装的软恢复二极管没有续流时间，从而消除了不必要的开
关损耗；低压端

IGBT 的开关频率只有 60Hz，因此导通损耗是这些 IGBT 的主要因素；

没有交叉导通，因为任何时间点的开关都发生在对角的两个器件上

(Q1 和 Q4 或 Q2 和

Q3)；不存在总线直通的可能性，因为桥的同一边上的 IGBT 永远不可能以互补方式开
关；跨接低压端

IGBT 的同封装、超快速、软恢复二极管经过优化可以使续流和反向恢复

期间的损耗达到最小。

三、

IGBT 抑或 MOSFET

　　在太阳能转换过程中，有各种先进的功率器件可以使用，比如

MOSFET、双极结晶

体管

(BJT)和 IGBT。为取得最佳的转换效率和性能，为太阳能逆变器选择正确的功率晶

体管极具挑战性，而且非常耗时。

　　多年来的研究表明，

IGBT 可以比其它功率器件提供更多的优势，其中包括更强的

电流处理能力、用电压

(而不是电流)方便地实现栅极控制，以及在封装内集成超快速恢

复二极管实现更快的关断时间。

 IGBT 是一种少数载流子器件，它的关断时间取决于少

数载流子重新组合的速度，因此，随着最近工艺技术和器件结构的改进，它的开关特性
已得到显著增强。

　　

IGBT 基本上是具备金属门氧化物门结构的双极型晶体管 (BJT) 。这种设计让 IGBT

的栅极可以像

MOSFET 一样，以电压代替电流来控制开关。作为一种 BJT，IGBT 的电

流处理能力比

MOSFET 更高。同时，IGBT 亦如 BJT 一样是一种少数载体元件。这意味着

IGBT 关闭的速度是由少数载体复合的速度快慢来决定。此外，IGBT 的关闭时间与它的
集极

-射极

饱和电压

 

(Vce(on)) 成
反比

(如图 2

所示

)。

　　以图

2

为例，若
IGBT 拥有
相同的体积