集成门极换流晶闸管门极驱动电路

介绍了集成门极换流晶闸管(IGCT)的基本结构,它同时拥有晶体管的关断特性和晶闸管的开通特性,是一种理想的兆瓦级中高压半导体开关器件.IGCT必须结合集成门极驱动电路才能完成硬开通和硬关断,因此门极驱动电路的性能将直接影响器件性能的优劣.具体设计了630A/4500V逆导GCT的驱动电路,并分析了驱动电路的要求和设计原理.     

反并联二极管对IGCT关断过程的影响

IGCT是一种基于GTO结构并利用集成门极电路进行硬驱动控制的大功率半导体开关器件.在IGCT关断过程中,其门极换流有可能使反并联在IGCT两端的二极管因正向偏置而导通,从而对IGCT的关断过程产生显著的影响.本文从介绍IGCT工作原理入手,结合解释门极换流过程,对IGCT关断过程中反并联二极管的工作和由此产生的影响进行了分析,并通过实验结果对此进行了验证.     

IGCT的状态检测与逻辑控制

门极驱动单元是集成门极换流晶闸管(IGCT)的重要组成部分。除了完成强触发导通与门极换流关断外,门极驱动单元还必须具备可靠的工作状态检测与逻辑控制功能。本文将从门极换流晶闸管(GCT)芯片的基本结构与IGCT驱动的基本原理出发,结合工业上广泛应用的NPC三电平拓扑,分析不同工况下GCT门阴极电位变化的基本机理,以及各个工况对门极驱动逻辑控制的要求。最后设计了一种带有精确状态检测功能的门极驱动单元,并在一个自主研发的NPC三电平功率模块上进行了功能测试。实验得到了各个工况下IGCT换流过程与门极驱动单元检测电路的实际波形,验证了门极驱动单元具有优异的状态检测与逻辑控制功能。     

IGCT和IEGT——适用于STATCOM的新型大功率开关器件

硬驱动概念的出现极大地改进了门极可关断晶闸管（GTO）的关断性能,并导致了集成门极换向型晶闸管（IGCT）的出现。IGCT在GTO技术的基础上,采用新技术集成了硬驱动门极驱动电路及反并联二极管,使器件不需关断吸收电路、可靠性更高、工作频率更高,易于串联工作。电子注入增强门极晶体管（IEGT）是东芝公司于1993年开发出的新一代电力电子器件。它具有通态压降低、门极驱动简单、开关损耗小、串联运行容易等诸多优点。IGCT和IEGT将逐步取代GTO广泛应用于中等电压大容量变流器中。文中简要地介绍了IGCT和IEGT的基本结构、工作原理、性能比较,以及在静止补偿器和逆变器中的应用情况。     

基于逆阻IGCT的可控关断电流源型高压直流换流器电气应力和损耗特性分析EI北大核心CSCD

逆阻型集成门极换流晶闸管(reverse blocking integrated gate-commutated thyristor,RB-IGCT)的出现,为可控关断的电流源型换流器(current source converter,CSC)的研究奠定了基础。为了推动器件在高压直流输电领域的应用,文中首先介绍最新研制的4500V/3000A逆阻IGCT的技术参数;其次,介绍CSC拓扑方案,提出子模块缓冲电路,能够实现器件的动态均压和IGCT取能的要求;接着,以换流阀电压和电阻损耗最低为约束条件,给出子模块串联数、缓冲电路参数设计和损耗分析等综合优化方法;然后,搭建250kV/750MW的LCC-CSC混合输电系统模型,给出缓冲电路和主要杂散参数的范围;最后,基于研制的4500V/3000A的逆阻IGCT子模块,验证所提缓冲电路的有效性,并对比分析在该参数下CSC、传统直流和柔性直流的损耗情况。结果表明,由逆阻IGCT串联构成的CSC,相对于传统直流换流阀具有可控关断的技术优势,相对于柔直换流阀,具有器件少、损耗低等优势。     

IGCT功能仿真模型及其应用

集成门极换流晶闸管(IntegratedGateCommutatedThyristors,简称IGCT)以其优越的性能,在中、高压大功率变换器领域得到越来越广泛的应用。本文在SIMPLORER仿真平台下建立了IGCT器件的功能仿真模型;介绍了建模原理及模型结构。根据5SHY35L4510型IGCT给出的主要参数进行了电路仿真。根据仿真结果,分析了电路中各参数对器件开关瞬态过程电压、电流的影响。     

IGCT的原理性电学模型与动态特性仿真

集成门极换向晶闸管(IGCT)因具有开关速度快、损耗低、容量大、导通管压降低等优越性能而正逐渐广泛地应用于中压大功率领域,但国内外仿真软件中尚无IGCT的器件仿真模型。为此根据IGCT的结构特点、工作原理、额定参数以及外总电学特性,应用两个Hu-Ki模型并联的优化模型及ORCAD建立了IGCT的原理性电学模型,给出了模型的电路图及元件参数,并应用该模型进行了IGCT的动态特性仿真与分析,给出了开通、关断电压和电流波形,关断功率脉冲波形,门极关断电压和电流波形。仿真结果显示仿真的IGCT器件关断时间2μs,关断能量约0.1J,关断时门极反向电流峰值25A,表现出明显的反向抽取作用,与实测波形保持了很好的一致性。该模型意义明确、描述准确、结构简单、仿真速度较快,且有一定的通用性,可用于IGCT器件与简单系统的仿真研究,为IGCT的选择应用、器件匹配与保护电路的设计提供研究手段与设计参考。     

集成门极换向晶闸管及其组成的大容量PWM变频调速系统

本文分析了新型器件集成门极换向晶闸管（IntegratedGate－CommutatedThyristor）IGCT的原理、采用的新技术（强驱动、缓冲层和透明阳极发射）。介绍了IGCT－PWM调速系统PWM波生成新方法和其它负荷无功功率的补偿。     

IGCT重触发设置的研究

集成门极换流晶闸管(IGCT)作为一种新型电流型器件,是在门极可关断晶闸管(GTO)的基础上发展而来。由于IGCT集成了门极换流晶闸管(GCT)和门极驱动电路,具备高压大电流等优点,广泛应用于大功率传动场合。从IGCT的结构特点出发,结合IGCT器件的开通原理及门极驱动电路工作原理,分析了IGCT重触发的必要性,并指出IGCT需要重触发的条件。然后结合中点箝位(NPC)三电平变流器拓扑结构,分析各种工况下重触发的设置,以提高IGCT应用的可靠性和安全性。     

一种适用于常开型功率器件的新型谐振门极驱动电路设计

提出了一种适用于常开型功率器件的谐振门极驱动电路,它利用辅助电感Lr来回收门极储存的能量,减小门极驱动损耗.同时利用辅助电容Cr来产生负压,使得常开型功率器件可靠关闭.详细介绍了所提出的谐振门极驱动电路的工作原理,分析了各个模态下电路的主要波形.最后搭建了谐振门极驱动电路的仿真模型和实验平台,通过仿真和实验验证了所提出的谐振门极驱动电路的可行性.     

IGCT和IEGT——适用于STATCOM的新型大功率开关器件

硬驱动概念的出现极大地改进了门极可关断晶闸管（ＧＴＯ）的关断性能,并导致了集成门极换向型晶闸管（ＩＧＣＴ）的出现。ＩＧＣＴ在ＧＴＯ技术的基础上,采用新技术集成了硬驱动门极驱动电路及反并联二析管。使器件不需关断吸收电路、可靠性更高、工作频率更高、易于串联工作．电子注入增强门极晶体管（ＩＥＧＴ）是东芝公司于１９９３年开发出的一代电力电子器件。它具有通态压降低、门极驱动简单、开关损耗小、串联运行容易等诸多优点。ＩＧＣＴ和ＩＥＧＴ的将逐步取代ＧＴＯ广泛应用于中等电压大容量变流器中,文中简要地介绍了ＩＧＣＴ和ＩＥＧＴ的基本结构、工作原理、性能比较,以及在静止补偿器和逆变器中的应用情况。     

集成门极换向晶闸管开关特性

新型开关器件集成门极换向晶闸管(IGCT)由于其优越的性能在中高压大功率多电平变流器系统中逐渐得到广泛应用.在电力电子仿真软件PSIM中实现的一种适用于高压大功率变流仿真的IGCT功能模型的基础上,建立了IGCT单管实验的仿真模型,分析了IGCT开关特性,特别是该电路中各种杂散参数和缓冲吸收电路中各元件参数对IGCT关断过程的影响,为实际的基于IGCT器件的大功率多电平变流器系统的结构设计和控制提供了重要的理论根据和指导.     

基于集成门极换流晶闸管的中压三电平逆变器的驱动脉冲优化设计及复杂可编程逻辑器件实现

基于IGCT的中压三电平逆变器正被广泛地应用于工业领域。在这些逆变器中,IGCT的PWM驱动脉冲信号在进入门极单元之前需要进行处理,以确保驱动脉冲的死区时间和最小脉宽等设置。该文以MVA三电平逆变器为实例,根据开关器件特性、电路参数和控制要求,给出该逆变器驱动脉冲优化设计过程,包括关键参数计算和实现流程。该文采用双CPLD(复杂可编程逻辑器件)的方式给出驱动脉冲优化的实现流程,并为故障处理提供快速通道。文中给出了CPLD实现的仿真和实验结果,结果表明该驱动脉冲优化设计和实现是逆变器安全可靠工作的有力保证。     

MOSFET谐振门极驱动电路研究综述

谐振门极驱动电路能够减小高频下MOSFET的驱动损耗。首先介绍了传统电压源驱动及其存在的诸多问题,引出谐振驱动技术。综述了目前现有的谐振门极驱动电路的拓扑结构,并分为电流源型、谐振型和耦合电感型三大类。对于电流源型和谐振型,分别介绍较早提出的拓扑结构及其优缺点,并与后期发展的各种拓扑作对比分析。耦合电感型是在电流源型或谐振型中加入耦合电感来传递能量,这也增加了拓扑的复杂度。考虑谐振门极驱动电路的复杂程度,将拓扑元器件集成到一个芯片中以达到优化。     

浅谈门极可关断(GTO)晶闸管的"硬驱动"技术

文章介绍了门极可关断GTO晶闸管的“硬驱动”技术之优点，分析了“硬驱动”技术作用下GTO晶闸管的工作特点，剖析了“硬驱动”条件下GTO的关断波形，给出了“硬驱动”门极电路的典型结构。     

大功率IGBT栅极驱动电路的研究

在大功率IGBT应用系统中,脉冲变压器隔离的栅极驱动电路由于能得到相对较高的隔离电压,可实现较高开关频率等优点,被广泛应用。在高压大电流IGBT特性分析的基础上,从实践出发对IGBT驱动电路的影响因素做了深入的研究,并探讨了IGBT栅极驱动电路设计注意的几个问题。对很有实际应用价值的脉冲变压器隔离的IGBT栅极驱动电路及其相应芯片进行了分析研究。由此可以更深刻地理解IGBT的驱动电路及其影响因素,这对正确使用IGBT器件及其驱动电路的设计有一定的实用价值。     

一种提高SiC MOSFET在高开关速率下栅极电压稳定性的驱动电路

高开关速率且栅极电压稳定的驱动是SiC MOSFET高频工作、进而实现功率变换系统小型化和轻量化的关键技术之一。针对如何在高开关速率下稳定驱动SiC MOSFET,并实现可靠的短路保护,根据栅源电压干扰的传导特点,基于辅助器件的跨导增益构建负反馈控制回路,提出一种SiC MOSFET栅极驱动,进而研究揭示该驱动的短路保护策略。首先,基于跨导增益负反馈构造栅极驱动电路并分析其工作原理;其次,研究该驱动的串扰抑制能力与短路保护特性;最后,通过实验证明基于跨导增益负反馈的栅极驱动电路的可行性,及其在串扰抑制和短路保护中的有效性。     

一种适合感应加热电源的IGBT驱动电路

为满足感应加热电源对绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,简称IGBT)驱动和保护功能的要求,采用可驱动大功率MOSFET和IGBT的IXDD414CI芯片作为主驱动元件,设计了一种驱动电路.该电路具有降栅压软关断和软关断封锁脉冲的保护功能,并能输出报警信号;其工作频率高,延迟时间小,驱动能力强,保护功能完善,因而非常适合用于大功率感应加热电源.详述了驱动电路构成和工作原理,给出了实验结果.