大功率IGBT智能门极驱动光纤通信方法研究

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)门极驱动技术作为连接功率器件和低压控制电路的纽带,对变流器的可靠运行起着至关重要的作用。针对大功率IGBT状态监测和健康管理需求,提出一种适用于大功率IGBT智能门极驱动光纤数据通信协议架构及编码方法。基于该协议不但可以实现IGBT开关控制,还可以实现控制器与门极驱动板的双向数据交互,为IGBT主动门极控制和在线状态监测提供了一条信息高速公路,实验验证了该编码协议的有效性,对大功率IGBT的高可靠应用及健康管理具有重要意义。     

采用动态电压上升控制的1700 V大功率IGBT有源门极驱动技术

为了抑制大功率绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的关断电压尖峰,提出了一种有源门极控制方法及其优化方法。该控制方法采用电容反馈关断电压上升率来控制驱动电路,通过具备定时功能的高速高增益放大器降低反馈电容的容值,补偿集电极电流输出响应相对于有源门极控制信号的延时,并保证所提出的有源门极控制方法仅在IGBT关断过程中工作,提高了电路工作的可靠性。通过SABER仿真分析了关键参数对该方法抑制关断电压尖峰效果的影响,提出了一套品质因数评价体系,用于定量评估不同参数下的控制效果。风力发电变流器在极端工况下的实验结果表明,所提出的方法使用较小容值的反馈电容依然能够在仅有400 V电压裕量的严厉条件下降低电流下降速率,从而保证了IGBT的安全工作。     

基于IGBT有源缓冲高功率因数校正器应用

介绍了一种采用有源缓冲技术来减小开关损耗和提高功率因数的新型升压校正器,该有源缓冲电路由电感、电容、二极管和一个辅助开关组成.由于升压开关零电流关断,因此该技术十分适合用于绝缘栅双极性晶体管(IGBT).升压开关及二极管串联的有源缓冲电感减少了二极管反向恢复损耗,此外,辅助开关零电压工作.     

门极电压控制IGBT并联时静态均流可行性研究

IGBT并联时需要解决静态均流问题.通过对IGBT输出特性曲线的分析和对IGBT单管及模块的并联实验,阐明了通过控制门极电压来调节IGBT并联时静态均流的机制,进而分析了该机制的可行性.     

有源滤波器IGBT驱动模块应用与性能分析

针对有源电力滤波器( APF) IGBT的驱动问题,利用2SD106驱动模块,搭建了有效的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)驱动电路.通过分析2SD106驱动模块特性,设计出电压抑制及互锁电路、电压监控及错误复位电路,并在不同频率下将其与常用驱动模块进行了驱动能力和通断情况的性能对比.实验结果表明,该设计能提供有效的IGBT驱动信号,驱动效果良好,并能提供相应保护,保证系统可靠运行.将提出的驱动电路成功应用于一台100 kVA APF实验样机,样机的长期运行证明了该设计的有效性和实用性.     

基于AVC的IGBT直接串联技术

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)在高压大功率场合的应用要求促进了IGBT的串联应用研究,而有源电压控制(AVC)技术能实现IGBT串联应用时的同步工作及电压均衡,已被证明是一种的控制IGBT开关性能的方案。基于此,从AVC的基本原理出发,提出了不同的参考电平及设计要求,设计了基于AVC的门极驱动及保护单元(GDU)板及实验电路。通过6个IGBT串联的10 kV/300 A的脉冲实验,验证了AVC的电压均衡效果。     

基于MWI225-17E9型IGBT模块的有源电力滤波器仿真

为提高滤波装置的稳定性,采用MWI 225-17E9型绝缘栅双极型晶体管(insulate d gate bipolar transistor,IGBT)模块搭建有源电力滤波器(active power filter,APF)模型.该模型采用d-q法进行谐波检测,由控制电路对谐波电流与APF补偿电流进行比较后,通过控制...     

有源箝位抑制IGBT浪涌电压的研究

提出采用有源箝位抑制IGBT关断浪涌电压的方法.IGBT集电极和门极间采用瞬态电压抑制器(Transient Voltage Suppressor,简称TVs)构成有源箱位电路,并根据IGBT耐压值和直流母线电压选择箱位电压值.当关断IGBT时,浪涌电压击穿TVs并箱位集射极电压,同时升高IGBT门极电压,减缓IGBT关断,抑制浪涌电压.在1.5 MW风电变流器上进行了相关实验,实验结果验证了该方法的有效性,并在成本、体积和可靠性等方面有一定的优势.     

IGBT逆变电源的抗负荷冲击研究

介绍了ＩＧＢＴ逆变电源的工作原理，分析了冲击性负荷对逆变电源造成的不利影响。提出一种简单，可靠的抗冲击控制电路。并用实验得到了证实。     

基于di/dt优化控制的大功率SiC栅极驱动技术

新型SiC半导体功率器件的开关速度快,对线路中的寄生参数敏感度高,在开关过程中会产生较大的电压和电流过冲,从而影响器件的开关性能和安全工作裕度.此处针对SiC器件电压和电流过冲形成的原因,提出了一种基于di/dt优化的有源栅极驱动技术.该技术在传统驱动器的基础上,在栅极分别增加了可控的恒流充电和恒流放电电路,并通过控制...     

提高晶闸管di/dt能力的研究

从di／dt损坏机制，定量公式入手，分析了国内外有关di／dt的著作、文章，研究了提高晶闸管器件di／dt能力的各种有效方法，给出了一个常规新设计及其研究成果。     

提高晶闸管di/dt能力的研究

从di/dt损坏机制、定量公式入手,分析了国内外有关di/dt的著作、文章,研究了提高晶闸管器件di/dt能力的各种有效方法,给出了一个常规新设计及其研究成果。     

基于主动栅极驱动的IGBT开关特性自调节控制

常规驱动(CGD)对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)开关特性的控制优化程度有限.当换流条件改变时,CGD方法也无法保证器件开关特性可以保持在最优状况,即缺乏自调节能力.学术界相应地提出主动栅极驱动(AGD)方法来实现对开关特性的自调节控制.但在实施自调节控制时,会遇到自调节控制稳定性、控制精度等方面的问题.该文在之前工作...     

改善SiC MOSFET开关特性的有源驱动电路研究

针对碳化硅金属氧化物半导体场效应管(SiC MOSFET)开关过程中存在的电流、电压过冲和振荡问题,首先对SiC MOSFET的开关过程进行详细分析,得出电流、电压过冲和震荡的产生机理,然后根据影响过冲和振荡的关键因素,分别提出了电流注入型、变电压型和变电阻型有源驱动电路,并通过LTspice仿真软件验证了所提有源驱动...     

一种基于di_C/dt反馈控制的大功率IGBT驱动保护方法

针对大功率IGBT提出一种新型的有源门极驱动保护方法。在IGBT正常开通与关断过程中,利用di_c/dt反馈控制,设计软开通及软关断电路,有效缩短IGBT的开通与关断时间,提高IGBT的开关频率,减小器件功率损耗;在IGBT发生短路时,结合di_c/dt反馈技术,设计改进型有源钳位保护电路,实现IGBT软关断,防止关断时产生较大的过冲电压损坏IGBT,同时有效减小门极触发电阻R_g上的损耗。利用Saber软件进行电路仿真,并基于大功率IGBT模块YMIF1200-33实验平台,验证方案的可行性,结果表明,相对于传统控制方案,正常开关情况下,开通时间缩短了26.5%,关断时间缩短了52.6%;短路情况下,相对于传统有源钳位方法,改进方案在有效钳住V_(CE)电压的同时,关断期间门极电阻上的电流减小到原来的35.4%,并能在短路发生的第一时间迅速可靠地关断IGBT。     

4 H-SiC PiN功率二极管dV/dt可靠性机理研究

碳化硅(SiC)功率开关高速和高功率的特点,使其在脉冲功率系统中面临着比硅(Si)器件更严苛的高dV/dt可靠性问题。实验发现高dV/dt应力会导致4H-SiC PiN功率二极管击穿特性永久退化。仿真结果表明：高dV/dt应力下器件终端区与主结交界处存在较强电场集中,致使雪崩提前发生,进而导致局部温度升高造成永久损伤。该电场集中是由于高dV/dt应力下（JTE）区耗尽不充分所致,提出对JTE区进行高浓度补偿掺杂来提高铝(Al)原子的电离率,进而改善脉冲应力下JTE耗尽不充分问题。仿真证明该方法可以有效降低脉冲应力下主结边缘处的电场集中,6×10²⁰ cm^–3的磷（P）原子补偿掺杂使得器件的抗dV/dt能力提升约30%,而静态特性不受影响。该研究为提升JTE终端SiC功率器件dV/dt可靠性提供了思路。     

Flexible dv/dt and di/dt control method for insulated gate power switches

Active gate control techniques are introduced in this paper for flexibly and independently controlling the dv/dt and di/dt of insulated gate power devices during hard-switching events. In the case of dv/dt control, the output voltage dv/dt can be controlled over a wide range by electronically adjusting the effective gate-to-drain (-collector) capacitance (i.e., Miller capacitance). For di/dt control, similar techniques are applied for electronically adjusting the output current di/dt over a wide range using voltage feedback from a small inductor connected in series with the switch's source (emitter) terminal. Both techniques are designed to maximize their compatibility with power module implementations that combine the power switch and its gate drive, including integrated circuit gate drives. Simulation and experimental results are included to verify the desirable performance characteristics of the presented dv/dt and di/dt control techniques.     

永磁同步电机自抗扰控制技术研究

将非线性自抗扰控制理论与无位置传感技术相结合,在永磁同步电动机矢量控制系统中设计了自抗扰速度调节器,采用模型参考自适应策略估算转子速度和转子位置。以隐极式永磁同步电机为实例进行仿真实验,实验结果表明,与PI调节器相比,采用自抗扰控制策略,在转速从低速到高速范围内,具有参数调节少、响应速度快、系统稳定性好、抗干扰能力强的优点。     

改进型准有源栅极控制电路研究与设计

高压大功率变换器中如何降低半导体开关器件的电压应力是关键技术问题,而开关器件直接串联是重要的解决方案之一。在开关器件直接串联的高压电路中,开关器件的动、静态均压特性是关键指标。准有源栅极控制QAGC（quasi-active gate control）电路是具有代表性的串联均压拓扑,其特点是通过一个外部驱动源实现串联器件的动态、静态电压应力均衡,与此同时,可用于多个开关器件直接串联控制。研究表明,当QAGC驱动串联器件多于2个时,均压网络为上层器件提供的驱动电荷不足,降低串联器件的均压效果,严重时可能导致上层器件无法开通。针对这一问题研究了一种改进型QAGC电路,该电路将QAGC与一个辅助直流源相结合,辅助直流源在上层器件开通时刻提供额外驱动电荷,可保证器件的动、静态均压特性。分析了改进型QAGC的工作原理及设计方法,采用LTspice进行仿真并搭建实验平台进行验证,仿真和实验结果验证了电路拓扑的正确性。