IGCT载流子寿命分布特性及参数提取方法研究

集成门极换流晶闸管(IGCT)物理模型中载流子寿命与器件动静态特性有着密切联系。现有基于器件关断拖尾电流的载流子寿命参数提取方法,假设关断拖尾电流的衰减主要取决于基区载流子的复合而忽略了阳极电子电流的影响,但IGCT采用透明阳极结构增强了关断时阳极电子的抽离,因此将该方法应用于IGCT存在不足。本文基于掺杂浓度依赖的载流子寿命模型和肖克莱-里德-霍尔(SRH)复合模型,分析了不同区域下载流子寿命的耦合关系;当透明阳极厚度远小于少子扩散长度,将透明阳极侧PN结等效为短二极管,分析了其少数载流子和电流分布特性,并由此提出载流子寿命参数提取的改进方法。最后,根据载流子等效寿命随外加电压变化的特性,实验提取了不同区域下的载流子寿命参数,通过器件双脉冲仿真及实验结果对比验证了参数提取结果的有效性。     

具有单区JTE终端的3300 V 4H-SiC结势垒肖特基二极管的研制

阐述了3 300 V 4H-SiC结势垒肖特基二极管(JBS)详细的设计和制备过程。4H-SiC N型外延层掺杂浓度为3.1×10~(15) cm~(-3),厚度为33μm。器件的终端采用了单区结终端扩展(JTE)结构。利用数值模拟优化了JTE结构的离子注入剂量、漂移区和有源区的结构参数,并根据模拟结果研制了4H-SiC JBS。测试结果显示,当正向导通电流达到30 A时,该器件的正向压降小于1.8 V,二级管的反向击穿电压约为4 000 V。     

有源电力滤波器与直流偏磁式静止无功补偿器综合补偿系统的研究

针对供、配电站需要对谐波和无功进行综合治理,提出一种新型的有源电力滤波器与直流偏磁式静止无功补偿器构成的综合补偿系统。该系统中有源滤波器与无源滤波器构成新型的混合滤波器,能够同时补偿谐波电流并提供容性基波无功电流,而直流偏磁式静止无功补偿器采用新型的PWM整流器产生控制直流,可快速地提供感性无功电流。该系统采用新颖的拓扑结构,功率器件工作于低压侧,有效地降低有源滤波器和无功补偿器中功率器件的容量。文中介绍了该系统的结构和补偿原理,采用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC进行的仿真表明该综合补偿系统能同时补偿谐波与无功电流,并能抑制可能产生的谐振现象,具有较好的补偿效果。     

新型有源边缘谐振的Boost ZCS-PWM软开关设计

为解决传统有源谐振ZCS-PWM开关电路控制过程中的开关损耗、电压浪涌和电流振荡等诸多不良影响的问题,提出了一种有源边缘谐振ZCS-PWM Boost软开关电路,采用四端子钳位二极管辅助的控制策略,动态剖析了软开关电路的八个控制过程.最后,基于Matlab平台搭建仿真实验和1.4 kW/33 kHz小功率样机实验.实验结果验证了提出的软开关可以有效抑制有源谐振开关的电压浪涌并减少和消除电流振荡,提高换流能量转换效率.     

硅和碳化硅二极管在脉冲功率源中的对比研究

碳化硅功率器件近年来发展很快,具有高击穿电压、高热导率等优点。通过仿真和实验研究了碳化硅二极管作为续流二极管应用在脉冲形成网络中的表现,并与硅二极管作对比。实验结果表明,碳化硅二极管在常温下抗浪涌电流能力不如硅二极管。在高温下两者抗浪涌电流能力均有所减弱,但硅超快恢复二极管的抗浪涌电流能力下降更多。可以预见在更高的温度下,碳化硅肖特基二极管的抗浪涌电流能力将超过硅快恢复二极管。     

二极管钳位型多电平有源电力滤波器的仿真

由于功率器件耐压水平的限制,传统的2电平拓扑结构有源电力滤波器(APF)难以实现对高压非线性负载的谐波补偿.文中采用二极管钳位型多电平变换器,提出了其作为APF运行的方案.对该APF进行了理论分析,提出一种基于重复预测型观测器的无差拍控制方案.该方案采用重复预测型观测器,对指令谐波电流进行预测,可在相同的采样频率下提供更精确的谐波电流预测值,因而可以改善整个系统的控制效果.仿真结果表明该APF适用于高电压及大容量谐波补偿.     

一种新型的继电器触点保护器

继电器设计正向体积小、重量轻、触点控制容量大的方向发展。当用来控制白炽灯时,由于冷灯丝电阻小,在接通电路时,与触点接通和弹跳同时产生的浪涌电流易使触点烧毁。使这种相当大的浪涌电流在触点停止弹跳后流过,就能大大地延长触点的寿命。用机械的方法延迟触点闭合时的浪涌电流,既费事又不经济。而用多元金属氧化物器件就能很方便地达到此目的。使用时,只需把它串入继电器触点回路。这种多元金属氧化物器件是用V_2O_3和V_2O_5的混合物中制     

基于基波检测原理的配电台区有源补偿装置研究与应用

主要介绍了应用于低压配电网三相四线系统的配电网有源电力电子补偿装置,分析了直接检测基波有功电流分量的基本原理。利用此种控制方式的配电网有源补偿装置在谐波、无功方面的补偿特性,尤其在配电台区负荷不平衡情况下,通过在Matlab/Simulink环境下仿真,证明此种配电网有源补偿装置检测控制方法的可行性和对三相负载不平衡情况下的良好补偿特性。最后通过开发样机证明了此种理论在补偿配电台区无功及三相电流不平衡情况下的有效性。     

无桥拓扑有源PFC的理论和仿真研究

针对传统有源Boost-PFC的功率开关器件开关导通损耗大,承受较高的电压、电流和热应力的不足之处,提出了一种新型的无桥有源PFC电路(BLPFC)结构.该电路用两个IGBT取代了传统整流桥下桥臂的两个整流二极管,并采用双闭环平均电流控制策略,使之具有传统PFC提高功率因数和降低电网谐波的特点,又具有提高系统开关器件效率,降低系统损耗,发热和成本的优点.利用Matlab/Simulink的SimPowerSystems工具包对设计的BLPFC电路进行仿真,仿真结果表明,与传统的有源PFC相比,无桥有源PFC电路能够很好地提高系统的效率,降低开关器件损耗,抑制电流谐波,且输入电流能够很好地跟踪输入电压波形.     

非对称阳极结构的半超结功率二极管

通过将功率二极管改变为非对称阳极结构及优化超结深宽比等参数来提升器件的性能。分析了其动态特性和静态特性变化规律。结果表明深宽比由1.3增大到6.6时,反向恢复峰值电流减小10%左右;在适当调整阳极区掺杂浓度后,其反向恢复时间缩短30%,反向恢复峰值电流减小20%。在同等工艺参数下,击穿电压提升约60%。此外,动态特性和击穿电压的提升对二极管的正向导通特性几乎没有影响。     

30^o-390^o矢量模式单周控制三相三线制三电平APF

为了减小有源电力滤波器（APF）的开关应力和损耗，便于实现用低耐压开关器件提高APF功率等级，提出了一种基于30^o-390^o区间矢量模式单周控制三相三线制三电平APF。APF主电路采用二极管钳位型三电平拓扑结构，控制策略采用矢量模式单周控制。推导建立了所提出的APF数学模型和控制目标方程，详细分析了系统稳定性和PI调节器设计，并比较了30^o-390^o区间和0^o-360^o区间矢量模式单周控制的区别和联系。最后对APF工作于三相电源平衡和不平衡时的情况分别进行了仿真和实验研究，研究结果表明．所提出的APF能有效地补偿系统谐波和无功电流，补偿性能好，验证了所提出的控制方法的可行性和有效性。     

SOS半导体断路开关器件研制和实验研究

半导体断路开关是一种新型固体开关器件,具有反向恢复电流高速关断的特性。描述了半导体断路开关器件的工作原理、制造工艺和测试方法。通过杂质扩散工艺实验,试制了不同p区扩散深度和不同基区宽度的半导体断路开关二极管,利用高能电子束辐照方法改变器件中的少子寿命。最后,对试制的不同结构器件的正向导通、反向恢复等特性进行了测试,试制样品具有较低的正向导通峰值压降和较高的反向关断速度。实验表明,通过控制基区宽度和少子寿命,可以得到反向恢复特性很好的半导体断路开关器件。     

并联型有源电力滤波器的Matlab仿真研究

有源电力滤波器用于动态谐波抑制和无功补偿,可以有效地改善电网质量,其主要由谐波电流检测和谐波补偿两部分组成。详细分析了并联型有源电力滤波器的结构及工作原理,采用基于瞬时无功功率理论的ip-iq谐波电流检测方法和三角载波电流跟踪控制方法,利用Matlab软件的Simulink模块对有源滤波器进行了系统建模,并进行了仿真研究。仿真结果表明,仿真模型能够实时检测系统中所含谐波电流,并进行补偿,可以很好地起到动态抑制电网谐波的效果。     

新型注入式HAPF谐波电流及直流侧电压控制新方法

针对注入式混合有源滤波器中无源与有源部分补偿效果叠加、补偿谐波电流在经过注入支路和输出滤波器之后会产生一定的相位和幅值偏差,以及基波谐振支路的存在使得必须通过添加整流桥的方式获取直流侧电压从而难以保持直流侧电压的稳定等问题,提出了一种改进结构的新型谐振注入式混合型有源滤波器(hybrid active power filter,HAPF),使直流侧电容能够与电网产生能量交换。在此基础上结合提出的基于基波无功电流闭环调节的直流侧电压控制方法,保证了直流侧电压的稳定;提出了采用递推积分将无源滤波器作用后电网谐波电流与注入支路补偿电流进行闭环比较控制以获得参考电流的方法,减小了误差,提高了系统的控制精度。实验及仿真结果证明了所提出控制方法计算量较小,在响应时间和控制精度上都具有一定优势,能够满足系统的要求。     

二极管钳位型三电平APF的载波调制策略研究

以二极管钳位型(NPC)三电平变换器为研究对象,对三电平有源电力滤波器(APF)的不同多载波调制策略进行研究。通过对其建模与仿真,验证了在负载突变的情况下,本文设计的有源电力滤波器(APF)可以很好的跟踪补偿谐波电流。PWM控制时采用同相层叠法的载波方式,并将其与另外两种载波方式作对比,对补偿后电网侧电压电流波形进行FFT分析可知,本文所使用的同相层叠载波方式补偿后电网侧电压电流谐波畸变率更低,可以更好的满足工作要求。     

新型单周控制三相四线制有源电力滤波器

单周控制有源电力滤波器具有检测量少、控制器结构简单以及鲁棒性强等优点。基于双极调制方式的单周控制三相四线制有源电力滤波器以峰值电流检测的控制方式和纹波电流的存在导致补偿后的电源电流中含有直流分量。文中提出一种基于单极调制方式的新型单周控制三相四线制有源电力滤波器能够有效抑制直流分量的产生,同时降低了开关损耗。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

并联有源电力滤波器预测电流跟踪控制PWM技术

并联有源电力滤波器预测电流跟踪控制方法,根据其电路结构及电流跟踪特点,延展传统滞环跟踪控制思想,以数字化的方式单步预测滞环宽度、单步预测脉冲宽度调制(PWM)信号占空比,实现可控功率开关器件以固定的开关频率工作,优化了三相桥式逆变器,并保证补偿电流在一定的误差范围内跟踪指令电流信号的变化,达到滤除谐波、补偿无功的目的。通过数字仿真实验,表明此方法是可行有效的。     

有源电力滤波器补偿延时及对策的研究

由谐波电流指令计算及PWM控制引起的补偿延时影响了有源电力滤波器的补偿性能,本文分析了在全数字控制及模数混合控制两种控制方式下产生时间延迟的原因,最后给出了实现无差控制的条件.在此基础上提出了一种简单的相位补偿方法,采用该方法可以有效地补偿谐波电流指令计算及PWM控制引起的时间延迟,同时保证有源电力滤波器具有良好的动态性能.最后通过实验验证了采用新方法的有源电力滤波器无论对稳定负载还是变化的负载都具有良好的补偿效果.     

基于模型预测控制的配电网单相接地故障有源消弧

针对配电网非有效接地系统长期存在单相接地故障消弧的难题,现多采用附加有源补偿和消弧线圈相结合的方案对接地故障电弧进行抑制,而有源补偿系统的控制策略的性能直接决定了消弧的性能,本文设计了一种基于预测控制的有源消弧的实现方案,分析了采用注入电流方式的有源消弧的原理,采用三级联多电平H桥的有源补偿的拓扑,优选了代价函数,设计了基于预测控制的有源电流消弧闭环控制系统方案。该方案较PI控制策略的有源电流消弧闭环控制系统具有无需进行参数整定,即能实现对多次谐波电流的精确追踪,能进一步实现对接地电流的有效补偿。仿真分析以及实验验证均表明：本文所提的方案能够更加有效的抑制接地故障电流,满足不同场景下可靠消弧的要求     

5000A／200V／10kHz阻焊机用FRD二极管的研制

阐述了高中频电阻焊机对超大电流FRD快恢复整流二极管的需求和技术特征。给出了FRD5000A／200V／10kHz二极管的设计计算书,采用和国际接轨的超薄硅片技术、超薄封装结构技术、低阳极浓度技术、带有缓冲层的双基区技术、保留磷硅玻璃层的扩铂技术、雪崩二极管技术、整个加工过程的无应力技术和先进的测试技术,完成了10kHz电阻焊机用FRD5000A／200V器件的制作和批量生产任务。