用于IGBT串联的RCD均压电路参数选择

为了选择更合适的基于电阻、电容和二极管的均压电路(RCD均压电路)的元件参数,在详细分析RCD均压电路工作原理的基础上,提出了一种基于稳态的电路元件参数选择依据,并针对RCD均压电路工作过程中的几个重要时间常数进行分析。将采用该依据设计的RCD均压电路用在基于IGBT串联的直流斩波电路平台上进行了验证,实验结果表明采用该依据设计的RCD均压电路可以有效地抑制串联IGBT的动、静态不均压现象。因此,提出的依据为RCD均压电路元件的参数设计提供了理论基础和整定方向。     

大功率IGBT串联电压失衡机理及均压方法

由于IGBT串联器件参数差异、栅极信号延时以及分布电感不一致等,导致IGBT串联器件在开关过程中存在电压分配不均的现象。IGBT电压分配不均匀会导致个别器件因电压过高而被击穿,进而导致整个串联系统故障。主要从集一栅极电容Ccg不同、栅极电阻Rg不同和驱动电路信号延时这三个方面研究了IGBT串联电压不均的机理,通过仿真对比了RCD缓冲电路、栅极驱动端均压电路和有源钳位均压电路的串联均压效果,为研究IGBT串联电压不均的方法提供了理论基础。     

高压IGBT串联均压控制电路阈值电压设计方法

绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)器件具有耐压高、开关速度快、易驱动等优点,在电力电子变换器中应用广泛。然而目前单个IGBT器件的电压等级与容量不能满足大容量变换器的需求。应用高压IGBT串联技术是提升电力电子变换器电压等级与容量的一种有效方法。高压IGBT串联技术的关键问题是保证瞬态过程中的电压均衡。门极均压控制电路可以有效抑制串联IGBT的瞬态电压不均衡。该文介绍了一种门极均压控制电路的工作原理,综合考虑开关瞬态过程中换流回路杂散参数与续流二极管正向恢复特性的影响,提出了该电路的关键参数阈值电压的设计方法,可应用于多电平、多管串联的电力电子变换器系统中,并通过实验对该设计方法的实用性进行了验证。     

IGBT串联均压电路的仿真研究

分析了高电压电路中IGBT串联运行时导致端电压静态和动态不均衡的各种原因.设计了一种有源缓冲均压电路,并通过MATLAB/SIMULINK进行了仿真研究,仿真结果验证了所设计电路的可行性.     

基于无源缓冲法和延时控制的IGBT模块串联均压技术

绝缘栅双极型晶体管IGBT综合了GTR和MOSFET的优点,近年来,在电力电子领域得到了广泛的运用。受限于单只器件的耐压水平,在高压大功率领域,IGBT模块直接串联技术是一个简单、经济的使用方案。为了保证IGBT器件的安全使用,如何解决串联均压是关键。文中提出了一种基于无源缓冲电路和栅极延时控制的均压策略,从技术原理上对其进行了详细的阐述,并通过DC15 k V/300 A脉冲实验予以了验证,实验结果显示,该技术能够实现良好的串联均压,抑制IGBT关断电压过冲,具备了一定的工程运用价值。     

IGBT串联均压方法综述

绝缘栅双极性晶体管IGBT(insulated gate bipolar transistor)在高电压场合应用时需串联使用满足电压需求。由于器件内部的性能差异和外围电路参数不一致等,引起IGBT模块之间电压不均衡问题,威胁其运行安全。综述了国内外IGBT串联均压方法的发展及其研究现状。根据均压方法机理的不同,将IGBT串联均压方法分为被动均压方法和主动均压方法两种,进一步将主动均压方法归纳为无源控制方法和有源控制方法两类。根据各类方法的基本电路拓扑分析了均压原理,梳理了不同方法在电路拓扑、参数选择和控制策略等方面的优化和最新进展。通过均压效果、附加损耗和可靠性等多方面对不同均压方法进行对比,被动均压方法拓扑简单不需外加控制电路更适合在低频应用场合,在高频应用场合中,准有源栅极控制法以单驱动与无源器件相结合的方式,具有良好的发展前景。最后对IGBT串联均压方法进行了展望。     

IGBT串联的均压问题：均压问题一般考虑动态均压、静态均压和RC电路等方法

现在生产的IGBT的耐压等级达不到生产实践运用的等级,由于技术受限,因为1GBT的最高电压要作为一个变流器输出交流,首先要把它变成有效值,同时还要给IGBT留一定容量,而冗余度就是防止IGBT在工作中会产生毛刺。     

大功率IGBT模块串联动态均压的研究

绝缘栅双极型晶体管IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)的串联使用是一种较为有效的提高耐压的方法。作为电感储能型脉冲功率系统中的主断路开关,IGBT串联组合会在开关的动作瞬间在各串联模块两端出现动态不均压的现象。工程应用中,各串联IGBT栅极驱动信号的不同步是导致动态不均压的主要原因。文中分别从负载侧被动均压和栅极侧主动均压对驱动信号的同步性补偿作用进行了理论分析和实验验证,结果表明均可以达到很好的动态均压效果。在此基础上提出利用阻容二极管有源均压法实现多个IGBT模块的串联应用,仿真验证了该方法在3个IGBT串联应用中的可行性。对工程实际应用具有一定的参考意义。     

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。     

基于门极阻容补偿网络的IGBT串联均压方法

针对IGBT串联应用中关断过程均压问题,对IGBT的关断过程进行了详细分析,总结出影响IGBT关断过程的核心等效电路和计算公式。在此基础上提出一种基于门极补偿阻容网络的IGBT串联均压方法,推导出增加门极阻容补偿网络后串联IGBT动态电压不均衡度和关断时间影响的计算公式,并提出门极阻容网络参数的选取原则。建立基于Lumped Charge方法的IGBT半物理数值模型,对IGBT门极阻容补偿网络进行仿真验证。给出了实际测试工况下的补偿网络参数,建立IGBT串联均压实验系统,进行多种电压、电流工况下的实验验证。仿真和实验表明:该方法可以有效控制串联IGBT的延迟时间和动态电压上升速率的差异,在母线电压为2 000V和关断峰值电流为1 500A时,采用该控制方法可将串联IGBT的动态尖峰电压不均衡度由14.4%降至6.3%。     

IGBT串联阀吸收电路的研究

绝缘栅双极型晶体管IGBT综合了GTR和MOSFET的优点,近年来得到了广泛的应用,但是受限于耐压等级,单个IGBT高压大功率电能变换场合还不能满足需求,而串联使用是一种较好的解决方案。在串联使用中为了抑制器件关断过程中产生浪涌过冲,仍然需要吸收电路进行保护。通过对比分析详细阐述了RCD吸收电路在IGBT串联中的使用优势,并给出了参数选取的原则,同时分析了RCD吸收电路对器件动、静态电压均压的影响,并通过实验予以了验证。     

6 kV变频调速系统中IGCT串联缓冲电路设计

IGCT单独使用时可以不用缓冲电路.但是6 kV及以上高压变频器需要将IGCT串联使用以获得更高的耐压水平.此时,IGCT需要并联缓冲电路才能安全工作.为设计6 kV高压变频器串联吸收电路,通过对IGCT特性进行分析,给出了设计IGCT缓冲电路的具体方法,通过试验验证吸收电路的工作效果.     

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IGBT串联技术的高压优性能开关

IGBT串联组合应用可以迅速满足硬开关应用场合中的电压等级要求,一个简易可靠的辅助电路可以有效解决串联IGBT正常运行中的电压不均衡问题。应用OrCAD／PSpice仿真软件,对比分析了单管CM600HA-24H（600A／1200V）和两个CM600HA-12H（600A／600V）的串联组合的开关表现。仿真结果表明,和单管IGBT相比较,IGBT串联组合在能量损耗、集电极过电压以及开关频率等方面有着明显的优势,从理论上证明了IGBT串联组合可以有着更好的开关表现,对实践有一定的指导意义。     

A novel voltage clamped snubber circuit topology suitable for a multilevel inverter with lowered power loss performance

This paper presents a novel prototype of lowered loss snubber circuit topology suitable for multilevel voltage source‐inverters and rectifiers for high‐power applications. The reduced power loss characteristics and voltage capability performances of the proposed voltage clamped snubber circuit are evaluated relative to conventional RCD snubber circuits designed for four‐level voltage‐source inverters using IGBTs on the basis of experimental results. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 150(3): 70–78, 2005; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20015     

一种改进控制电路在IGBT串联中的应用

绝缘栅双极型晶体管IGBTs(insolated gate bipolar transistor)串联应用实现的关键在于动态均压。首先,从理论上分析了传统IGBT控制电路中寄生电容存在的主要原因,以及其对IGBT串联均压产生的影响;然后,提出了一种改进型控制电路,与传统的控制电路相比,改进型控制电路从主电路获取控制信号驱动IGBT所需功率,无需外接直流电源和电源隔离,减少了寄生电容的引入,能在一定程度改善IGBT的串联均压;最后,通过仿真和实验验证了该电路的有效性。在工程应用上具有一定的参考价值。     

混合式转换开关换流电路设计与性能研究

机械开关技术是电力系统进一步向用户提供高质量电能的瓶颈,为此,在介绍混合式转换开关的工作原理及其动作过程的基础上,重点介绍了其中关键的换流电路,包括缓冲电路、吸收电路及放电复位电路的设计及相关参数的计算。仿真及样机实验的结果表明:混合式转换开关比传统机械式转换开关特性更好:快速导通,快速分断及限压等,故混合式技术在转换开关的设计与应用中具有重要的意义与广阔前景。     

短路故障下直流固态断路器缓冲电路的设计

在低压直流微电网发生短路故障时,直流固态断路器(Solid-state circuit breaker, SSCB)可以快速有效地将故障区域隔离,然而它自身的安全可靠性依赖于缓冲电路。由于SSCB上的缓冲电路的侧重点是过电压抑制能力和故障能量的快速吸收,而不是减少缓冲电路的损耗,所以不能直接使用适用于变换器器件的传统缓冲电路设计方法。因此,提出一种拥有过电压抑制能力的SSCB缓冲电路的设计方法。针对放电阻止型RCD缓冲电路进行保护动作后缓冲机理分析,选定三种性能指标并给出详细的参数设计步骤,然后选定工况计算出合适的缓冲参数。最后通过实验验证了上述分析结果的正确性和放电阻止型缓冲电路的有效性。     

氨吸收式串联型制冷和动力复合循环及敏感性分析

该文对采用氨水混合工质的串联型制冷/动力复合循环进行了模拟计算分析。基础循环主要参数为：氨水工质浓度为0.3，透平进气参数为400℃/8.4MPa，热源为415℃/ 0.1043MPa的热空气。循环采用火用效率、经济火用 效率、功冷比作为评价准则。对透平进气温度、进气压力、再沸器出口工质温度、冷却水温度等关键循环参数的变化对循环热 力性能的影响进行了研究，结果表明分别存在最佳透平进气温度及最佳再沸器出口工质温度使得火用 效率和经济火用 效率达到最大。此外，研究表明循环最佳基本工质浓度随冷、电价格比的变化而变化。