IGCT电学模型的建立与验证

在电力电子电路设计中,由于缺乏集成门极换流晶闸管(IGCT)的电学模型而使其应用受到限制,现有电路仿真都用二极管替代IGCT的门阴极,这样不能准确地描述IGCT的器件特性。文中根据IGCT的结构特点和工作原理,建立一种适用于电路仿真的IGCT等效电学模型,采用PSPICE软件分析了IGCT的开关特性,将仿真波形与实测波形、器件仿真波形进行比较,主要特性参数与IGCT手册中的数据进行比较。结果表明该模型适用于IGCT驱动电路设计与简单系统的仿真研究。     

IGCT在大功率电压源逆变器中的应用

介绍了IGCT使用中应注意的事项及IGCT在两电平逆变器和中点箝位三电平逆变器应用中箝位电路参数的设计方法，分析了IGCT在中点箝位三电平逆变器应用中需要施加外触发的原因，给出了IGCT在6kV高压变频调速及50MVA STATCOM中的应用情况，并还给出了大功率逆变器额定运行工况试验方法及试验结果。     

新型电力电子器件IGCT及其应用

IGCT是一种在大功率开关器件GTO基础上改进而成的新型大功率电力电子器件。和GTO相比，IGCT的关断时间降低了30％，功耗降低40％。IGCT不需要吸收电路，可以像晶闸管一样导通，像IGBT一样关断，并且具有最低的功率损耗。IGCT在使用时只需将它连接到一个20V的电源和一根光纤上就可以控制它的开通和关断。由于IGCT设计理想，使得IGCT的开通损耗可以忽略不计，再加上它的低导通损耗，使得它可以在以往大功率半导体器件所无法满足的高频率下运行。     

一种基于损失电压分析的开关电容功率转换器静态模型

介绍了一种适用于多相交错开关电容功率转换器的静态模型。分析了电容与电容之间的电荷传递行为,将开关电容功率转换器中的电荷再分配损耗和开关导通损耗等价地描述为电荷传递子过程的电压损失。该模型可以简便、准确地描述任意开关频率下开关电容功率转换器的等效输出电阻。同时,运用了一种新的“比例电流近似”方法,建立了带电流负载时的电荷传递模型,用以描述和分析负载和输出去耦电容对电容功率转换器静态特性的影响。相比于传统模型,提出的模型在中等开关频率下能准确地描述开关电容功率转换器的静态特性,同时能准确地描述多相交错控制中开关电容功率转换器的输出电压纹波。     

GTO关断特性的SPICE模拟

本文提出了用于模拟ＧＴＯ关断特性的ＳＰＩＣＥ等效电路模型．根据器件的工作特性并结合器件结构提取模型参数．用此模型对１０００Ａ／２５００Ｖ阳极短路型ＧＴＯ的关断特性进行了模拟，包括关断电流拖尾现象在内的整个关断过程，模拟结果与器件的测试结果吻合较好．     

高压IGCT三电平变流器的试验研究

IGCT元件的结构特点使其在高电压和大电流范围具有优越的性能，而IGCT元件的驱动和元件的高度集成化又使其使用很方便。使用IGCT元件的三电平电路结构在高压大功率变流器中得到广泛的应用。本文总结了IGCT变流器逆变部分目前国内外使用的拓扑结构，并在理论分析及仿真试验的基础上，设计了高压IGCT三电平变流器。对IGCT元件及变流器系统进行试验，并检验该变流器的工作性能。试验结果表明，该变流器达到了设计要求，具有良好的性能。     

双芯IGCT浪涌电流鲁棒性研究

作为晶闸管类器件,双芯集成门极换流晶闸管(Dual IGCT)必须具备的抗浪涌电流能力研究鲜见报道。基于多单元集成的器件仿真结构模型,揭示了Dual IGCT在浪涌电流下工作时,总电流在GCT-A部分和GCT-B部分间的分配比例会随晶格温度升高而减小。在此基础上,分析了寿命控制技术对Dual IGCT浪涌鲁棒性的影响。结果表明,增大GCT-B的载流子寿命可以提高器件的浪涌鲁棒性,但同时会增大器件的功耗;而在对GCT-B进行载流子寿命控制时,引入具有较大寿命对温度依赖系数的复合中心,可以有效提高Dual IGCT浪涌电流鲁棒性,同时不影响器件的其他性能。最后,提出了一种工艺成本较低的阳极短路Dual IGCT新结构,其在浪涌电流下的晶格温升与传统的Dual IGCT相比大幅减小(约150 K),呈现出极高的抗浪涌能力。     

基于Matlab的ZCS PWM DC/DC变换器的建模及仿真

分析了ZCS PWM DC/DC变换器电路的工作原理,探讨了主要参数的设定,并建立了基于Matlab的仿真模型,通过选择参数对仿真模型和程序进行校核和调试,证明了零电流关断电路可以有效地减小关断损耗,提高工作效率。     

集成离线式开关IC

LinkZero—AX采用创新的断电模式,可在最终产品闲置时有效关断辅助电源。断电模式由微控制器可获取的信号触发,它可以完全关断开关操作和内部开关控制电路.     

高压大功率IGCT三电平变流器的研究与试验

新型电力电子器件IGCT以其独特的工作特性广泛应用于高压大功率三电平变流器中，经过对国外众多三电平变流器产品的结构分析，以及对IGCT元件和三电平变流器系统的仿真试验，设计出高压大功率IGCT三电平变流器。通过大量测试试验，证明此变流器符合设计指标，并且性能优越。     

采用IGCT电压型逆变器的高压变频器仿真研究

集成门极换向型晶闸管(IGCT)的优良性能使其适合于实现高—高方式的高压变频调速装置。本文主要应用IGCT中点箝位电压型逆变器的高压变频器进行了仿真研究,搭建了IGCT子电路模型,装置采用IGCT作为电子开关的硬开关的变流器中,换流回路的总电感应尽可能地小,结构尽可能地紧凑,降低杂散电感。仿真结果可以看出安装Rc关断吸收回路后对于抑制关断时IGCT的端部过电压效果显著,IGCT端部最大峰值电压降低了39%,进而增强了设备的安全性与可靠性,并且所安装的RC额定值小,体积小,成本低,这种高压变频器具有很好的性能及可靠性。     

Charge transfer in overlapping gate charge-coupled devices

A detailed numerical simulation of the free charge transfer in overlapped gate charge-coupled devices is presented. The transport are analyzed in terms of thermal diffusion, self-induced fields, and fringing fields under all the relevant electrodes and interelectrode regions with time-varying gate potentials. The results of the charge transfer with different clocking schemes and clocking waveforms are presented. The dependence of the stages of the charge transfer on the device parameters are discussed in detail. A lumped-circuit model of CCD that could be used to obtain the charge-transfer characteristics with various clocking waveforms is also presented.     

Switching waveform prediction of a simple transistor inverter circuit

This paper presents a brief review of charge control equations for base step current drive transistor switching in the grounded emitter configuration. On the basis of these equations, transient switching waveforms are calculated by a simple piecewise analysis procedure. A switching locus on the ωTvs. ICcurve for the determination of the transient waveforms is introduced. A comparison of experimental and theoretical rise time waveforms demonstrates good correlation between theory and experiment.     

Interaction of high power p-i-n diodes and driving circuits during forward-bias switching

The current and voltage waveforms for forward switching high power p-i-n diodes are investigated. Equations of the driving waveforms and a charge storage equation are developed within the constraints of driving device(s) and line parasitic elements. The forward-bias transition is divided into piecewise-linear regions, where the two end steady states are considered as boundary regions and equivalent circuits with first-order device models are used. It is shown that the forward-bias transition is not necessarily a fast transition without `overdrive', and control of the parasitic elements may be needed to avoid unwanted oscillatory effects, especially in the capacitor discharging region. Plots of the predicted waveforms are in good agreement with the ones obtained experimentally.     

IGCT性能及其静态特性测试方法

IGCT(集成门极换流晶闸管)作为新型的电力电子器件,广泛应用于大功率高压变流器等设备中。本文在介绍IGCT器件的工作原理及性能特点的基础上,介绍了IGCT器件在直流系统中的应用及其静态参数的测试方法。     

大功率半导体器件在兆瓦级风力发电变流器中的应用

本文简单介绍了风力发电技术的发展趋势,以及全功率变流风力发电系统的结构和特点,结合IGBT、IGCT的工作原理和性能,分析了IGBT和IGCT器件在风力发电变流器中的应用,最终得出结论,IGCT凭借其在电压和功率等级、效率、可靠性以及变流器结构设计等方面具有显著的特点和优势,更适合风电变流器的应用要求。     

Transient characteristics of alloy junction transistors using a generalized charge storage model

A generalized charge storage model for characterizing the transient behavior of asymmetrical alloy junction transistor bases is presented. The model enables one to study quantitatively not only the various transient waveforms encounted in switching from one region to another under diversified circuit conditions, but also provides a means for evaluating the transient parameters of the device analytically from a knowledge of the base geometry, surface recombination velocity of the free base surface and bulk lifetime of the base semiconductor. A sample calculation is presented illustrating the use of the generalized charge storage model.     

一种电机制动能量回收新技术

节约能源成为当今社会的一个主题,电机制动采用能耗制动已经和当今的主题格格不入。为此文章提出一个新思想:利用超级电容作为中间储能装置来回收电机制动时的能量,并且利用TI公司的高速处理芯片对双向DC-DC变换电路进行控制,以此能更好地对超级电容进行充放电。     

集成门极换流晶闸管IGCT

介绍了一种新型电力半导体器件——集成门极换流晶闸管 (IGCT)的特性、工作原理、关键技术及其应用情况 ,并指出它必将成为大功率应用中的首选电力半导体器件。     

Optimization Design of High-Voltage-Balancing Circuit Based on the Functional Model of IGCT

Integrated gate commutated thyristors (IGCTs) are commonly used for high-voltage three-level pulsewidth-modulation-controlled voltage-source inverters. IGCTs are utilized in series connection when the output voltage is greater than the maximum rated voltage. Special measure must be taken to ensure the safety and reliable operation of the inverters, and to equalize the voltages across the IGCT modules, such as the dynamic voltage-balancing circuit using an snubber circuit. Based on the IGCT functional model, this paper presents an optimization design procedure of a high-voltage-balancing circuit for a 6-kV/1250-kW inverter. A tradeoff is made between the voltage imbalance, maximum turn-on current, endurance, and losses. Simulation and experiments validate the feasibility of this procedure. In addition, the specific transient processes in the three-level topology with voltage-balancing circuit are simulated, and their inner mechanisms are analyzed.