IGBT的光纤隔离驱动技术在中压大功率SRD中的应用

在中压大功率SRD中,为了增强IGBT驱动电路的抗干扰能力,引入光纤隔离驱动技术,对驱动电路的控制信号和驱动信号进行光电隔离。介绍了中压大功率SRD驱动电路中的收发器、发送方式及光纤元件的选用原则,通过在系统中的具体应用、性能检测、型式试验等证明,IGBT的光纤隔离驱动技术能有效防止驱动电路干扰问题,提高中压大功率SRD的工作可靠性。     

基于驱动信号同步的串联IGBT动态均压方法

为解决由驱动信号不同步引起的多个IGBT串联动态电压不均衡问题,以实现串联IGBT在大功率高电压场合的应用。在研究国内外多种IGBT动态串联均压技术的基础上,采用同步变压器和端电压钳位电路相结合以实现动态电压均衡,并对其工作原理进行了说明。然后运用Saber仿真软件,建立串联IGBT的动态均压仿真电路。仿真结果表明,动态均压电路在IGBT串联运行时不仅能够很好地抑制IGBT驱动信号不同步造成的动态电压不均衡,而且能够使开关瞬态的过电压≤10%,确保了串联IGBT的安全运行。     

基于IR2214芯片的大功率IGBT晶体管驱动及保护电路的设计

针对逆变需要的1200V大功率IGBT晶体管，分析了其栅极驱动特性，介绍了一种可驱动高压大功率IGBT的集成驱动IC IR2214芯片，并根据其特性设计了一种典型的应用电路。试验验证表明，该驱动电路具有良好的驱动及保护能力。     

基于光耦ACPL-339J的IGBT驱动电路设计

针对大功率IGBT对驱动和保护电路的要求,采用ACPL-339J智能IGBT门驱动光电耦合芯片设计了大功率IGBT的驱动电路,包括驱动信号整形电路、去饱和(DESAT)电路、门极驱动保护电路等。并且使用改进Push-Pull拓扑结构设计了高效简单的DC/DC隔离电源电路,计算了隔离变压器的设计参数。最后,通过双脉冲和短路实验验证了驱动电路的快速响应能力、安全性、稳定性。     

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。     

适用于IGBT串联的有源钳位动态电压均衡电路研究

为解决由栅极驱动信号不同步引起的多个IGBT串联电压不均衡问题,以实现串联IGBT在大功率高电压场合中的应用,笔者采用基于栅极端电压均衡技术的有源钳位动态电压均衡电路实现动态电压均衡,该电路具有响应速度快、损耗小、可靠性高等优点。通过建立IGBT串联仿真和实验电路,对该均压辅助电路进行仿真分析和实验验证。结果表明,该均压辅助电路在IGBT串联运行时不仅能够很好地抑制IGBT栅极驱动信号不同步造成的电压不均衡,而且能够有效防止过电压的发生,确保了IGBT串联的安全运行。     

基于量化电压并行比较的IGBT状态监测保护电路

在中高压、大容量电力电子变流系统中,大功率IGBT模块是变流器的核心器件,而驱动电路是影响IGBT模块及其组成的变流系统运行可靠性的关键因素.已有研究表明,对于IGBT模块的突发故障与老化失效,通过驱动电路进行状态监测与保护是目前能够对其实现故障诊断最快的方法.因此,该文提出一种基于量化电压并行比较的IGBT状态监测保护电路.首先,建立IGBT模块等效电路模型,分析模块内部寄生参数对饱和导通压降Vce(sat)、短路电流Isc、开通延迟时间tdon及门极峰值电流Igpeak等状态参数的影响,利用其在不同老化程度下的变化范围构建IGBT模块的全寿命安全工作区,为量化电压设定提供依据.其次,以Vce(sat)与tdon作为采集对象,设定特定阈值,对检测信号进行量化,根据比较电路的逻辑输出实时监测并辨别短路故障与老化程度,从而保护IGBT模块.最后,利用Pspice进行仿真分析,验证了该方法的正确性与可行性.     

对大功率IGBT驱动电路中信号传输的探讨

传统IGBT驱动电路设计中FO信号隔离采用TLP521,PS2501等低速光耦,本文探讨了使用低速光耦传输FO信号在某些条件下的缺陷及其解决方法,在此基础上介绍了光纤信号传输的基本原理及其应用在大功率IGBT驱动电路中能够取得的优越性能,设计了1200V/200A的IGBT驱动测试电路,并给出了实验波形。     

电磁搅拌器变频电源IGBT驱动电路设计和应用

IGBT驱动电路的设计和应用是电磁搅拌器变频电源长期可靠稳定运行的前提条件.采用国产智能IGBT驱动核2FSC0435,以驱动英飞凌公司的IGBT为例,设计一种应用于电磁搅拌器变频电源中逆变部分的IGBT驱动电路.与传统的IGBT驱动电路相比,该驱动电路输出驱动功率大,且具备完善的IGBT过流保护、IGBT的集电极-发射极之间过压保护功能,还带有智能故障管理系统,能够针对不同的故障种类输出不同信号形式的故障信号.实验和应用结果表明,该驱动电路能够满足该专用变频电源中IGBT驱动所要求的各项特需性能.     

基于增强密勒效应的IGBT串联有源均压新方法

为解决由器件驱动信号不一致引起的多个IGBT串联电压不均衡问题,以实现串联IGBT在大功率高电压场合中的应用,笔者结合功率侧和栅极侧IGBT串联均压辅助电路的优点,提出一种基于增强密勒效应的IGBT串联有源均压辅助电路,并对其工作原理进行了论述。然后,建立IGBT串联仿真电路,对不带和带该均压辅助电路两种情况进行仿真。仿真结果表明,该均压辅助电路在IGBT串联运行时不仅能够很好地抑制IGBT驱动信号不一致造成的电压不均衡,而且能够有效防止过电压的发生,确保了IGBT串联的安全运行。     

基于杂散参数辨识的IGBT模块内部缺陷诊断方法

为识别IGBT模块早期内部缺陷,增强其运行的可靠性,本文提出一种基于杂散参数辨识的IGBT模块内部缺陷的诊断方法。该方法利用最小二乘法辨识IGBT模块门极内部杂散参数因经受电、热老化而导致的变化,进而判断内部是否存在缺陷,及时制定维护措施,从而有效防止运行中突发失效及由此造成的设备损坏。与现有的故障诊断方法相比,其响应时间更充裕,实验研究结果验证了其诊断结论的正确性和实用性。     

单相级联中点箝位整流器 IGBT 和传感器的统一故障诊断方法

电力电子牵引变压器(PETT)含有大量易故障的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)以及传感器,导致系统可靠性和稳定性降低。以PETT前端的输入级——单相级联中点箝位整流器(SPCNPCR)为对象,研究了一种IGBT与传感器故障的统一故障诊断方法。首先,建立SPCNPCR的混合逻辑动态模型,并通过此模型估计得到网侧输入电流和输入电压;然后,通过比较测量得到的输入电流、电压实际值和混合逻辑动态模型得到的估计值计算出残差以及残差变化率。进一步地,将电压残差用于定位发生IGBT开路故障的整流器模块,将电流残差用于检测模块中具体的故障IGBT和故障的传感器。该诊断方法可定位发生故障的整流器模块且实现该模块内单个或多个IGBT的开路故障定位,同时也可有效区分网侧电流传感器的增益故障、偏移故障和漂移故障诊断。最后,通过硬件在环测试系统验证了所提诊断方法的有效性。     

基于多级特征提取的并网逆变器故障诊断策略

由于降低了谐波含量,减少了开关损耗,且易于模块化,级联型H桥多电平逆变器在可再生能源并网系统中得到了广泛的应用。随着电平数的增加,其使用的开关器件（IGBT）数量随之增多,相应的故障概率与故障类型也在增加。在多种故障情况下,传统的故障特征提取方法不能有效地提取故障的关键特征,从而造成诊断精度的下降。针对这一问题,提出了一种基于多级特征提取的故障诊断策略,首先利用PCA对故障特征进行初步提取,然后基于欧氏距离阈值提取关键故障特征,最后使用ELM分类器完成故障诊断。实验结果表明所提出的诊断策略具有更少的输入特征向量维度和更高的故障诊断精度。     

基于改进谱峭度与电流均值的牵引整流器开路故障诊断方法

针对动车组牵引整流器IGBT的开路故障诊断问题,以CRH3型动车组的牵引工况为例,提出一种基于改进谱峭度与电流均值的新型诊断方法。分析单个IGBT开路和2个IGBT同时开路故障下牵引整流器的网侧电流突变情况,根据网侧电流的突变特征将其分类;计算网侧电流的改进谱峭度(SK)以检测故障发生类别;结合电流均值法定位故障。所提的改进方法不需要复杂分类器,在实际应用中方便可行,仿真结果表明该方法能有效实现动车组牵引整流器的故障诊断。     

级联全桥型直流断路器控制策略及其动态模拟试验

高压直流断路器作为直流线路中的分断装置,是构建直流电网的关键设备,可促进大规模风电并网技术的发展。文中详细描述了级联全桥混合式高压直流断路器的工作原理,与基于绝缘栅双极型晶体管(IGBT)串联的断路器拓扑相比,该拓扑中全桥模块间的电压平衡更易于实现。针对该断路器拓扑提出了快速故障检测方法和预转移控制策略,以缩短断路器的分断时间,搭建了低压动态物理模拟系统,并通过动态模拟试验验证了断路器的分断原理和控制策略。     

Voltage-balancing method for IGBTs connected in series

This paper presents a new method for balancing voltages of series-connected insulated gate bipolar transistors (IGBTs). This method can be implemented only by adding simple circuits to the gate drive system of the IGBTs, and its effect of balancing the IGBT's collector-emitter voltages during the switching transients is remarkable. This principal strategy and experimental results with series-connected IGBTs are first described. After that, further experimental results are shown from the switching tests of four 2.5-kV flat-packaged IGBTs connected in series. Through the switching tests, superior characteristics of the proposed method have been confirmed.     

基于三相电流残差的功率管多管开路故障诊断

牵引逆变器是电力牵引交流传动系统的重要组成部分,它的可靠性直接影响着机车的安全稳定运行,其主电路功率管(IGBT)是最易发生故障的部分。针对IGBT的多管开路故障,提出了一种基于三相电流残差的多管开路故障快速在线诊断方法;通过分析牵引逆变器在正常条件和各开路故障类型下的三相电流,得出了发生多管开路故障情况下的三相电流残差特征;利用控制系统中的电流给定信号重构参考三相电流与实测电流进行运算,并根据三相电流残差特征进行故障定位。最后给出了半实物实验结果,验证了该诊断方法能够快速实现IGBT单管及双管开路故障诊断,且不受闭环控制和负载扰动影响。     

采用电压箝位控制实现串联IGBT的动态均压

IGBT串联应用时面临的最大难题是动态均压。本文研究了电压箝位控制方法,它将IGBT的集?射电压变化快速反馈至门极,改变门极驱动电压的大小,从而将集?射电压实时箝位于控制阈值之内,实现串联IGBT的动态均压。本文通过2个和8个IGBT串联的实验,验证了该方法的有效性。     

IGBT fault current limiting circuit

There is a growing market demand for insulated gate bipolar transistors (IGBTs) with high efficiency but long short-circuit withstand time. The inherent device tradeoff, however, does not allow device designers to achieve both goals simultaneously. The proposed circuits, by limiting the fault current magnitude, extends the short-circuit withstand time of high efficiency (high-gain) IGBTs. Limiting of the fault current magnitude also results in reduced turn-off voltage transients; a desirable byproduct, especially for higher current modules. Moreover, the adverse Miller effect is counterbalanced to a great degree. If the fault current is of a short transient type, the circuit restores normal operation, a unique and desirable feature for noise-prone systems. The circuit does not require an external DC supply to operate. This feature, combined with the simplicity of the circuit, makes it feasible to insert the circuit in IGBT modules or connect it as an interface between the gate driver and module     

冗余捷联惯导软故障检测方法研究

针对冗余捷联惯导系统在软故障检测上仍然存在实时性低、检测性能易受环境影响的问题，提出了一种APV/FASPRT算法。首先根据硬件冗余配置构造奇偶空间，对奇偶残差执行SPRT算法，引入了渐消因子与周期重置提高对当前残差信息的跟踪速度；其次通过APV算法检测故障结束时刻以重置渐消SPRT并提供敏感轴信息；最后针对工程常用的四、六陀螺冗余配置提出了一种基于可容性故障的检测阈值确定方法以增强故障检测的稳定性。仿真结果表明，该算法在软故障检测上分别比GLT、SPRT、APV方法平均检测延迟减少了50.59%、70.21%、2.32%、平均虚警率降低了69.31%、99.33%、64.77%,在增强了软故障检测的实时性的同时减少了无故障时刻的虚警率。