IGCT-MMC中二极管反向恢复特性分析与测试

二极管的反向恢复特性在IGCT-MMC中起着重要的作用.首先介绍快恢复二极管的反向恢复特性,然后在IGCT-MMC拓扑中介绍快恢复二极管的开关行为,最后搭建适用于IGCT-MMC测试的双脉冲实验平台,并对比了3种商业化快恢复二极管产品的反向恢复特性.最终的测试结果表明,快恢复二极管的反向恢复峰值电流和功率与di/dt呈...     

考虑二极管非理想特性的中点钳位三电平电路的分析

功率二极管非理想特性表现为较高的正向恢复电压与反向恢复电流。本文在分析二极管非理想特性产生机理的基础上,研究了功率二极管在中点钳位(NPC)三电平电路中不同工作状态下的瞬态行为及其对三电平电路主开关管工作性能的影响。通过Saber仿真软件建立了具有正向与反向恢复特性的二极管功能模型,并通过NPC三电平电路的仿真,验证了该模型对于定量分析三电平电路是可行的。实验结果进一步证明了理论分析与仿真分析的正确性。     

高压大容量变换器中快恢复二极管的模型

以高压大容量变换器中的快恢复二极管为研究对象,结合集总电荷模型和功能模型,提出一种新的二极管混合模型.模型采用四个阶段准确描述反向恢复过程,正向恢复过程考虑"电感效应".模型在电路仿真软件PSIM中实现,仿真结果与产品手册数据、实验结果对比表明,所提模型能准确地反映二极管正向和反向恢复特性.     

SiC MOSFET体二极管反向恢复特性研究

详细分析了新型功率器件SiC MOSFET的结构特点及其寄生体二极管的反向恢复机理,推导了反向恢复过程的电压与电流计算;同时,搭建了双脉冲实验测试平台,通过实验和仿真的方法,测试了不同关断电压、正向导通电流和串联寄生电感这些最常见的外部因素对SiC MOSFET寄生体二极管反向恢复特性的影响;此外,对比测试了同电压等级的SiC MOSFET、Si MOSFET寄生体二极管和快恢复二极管的反向恢复性能。相关结果表明SiC MOSFET寄生体二极管可以作为变换器中的续流通道而不必额外再单独反并联快恢复二极管,对实际工程应用有一定的借鉴意义。     

双基区结构快速软恢复二极管特性研究

为研究引入缓冲层的双基区结构对功率二极管反向恢复特性的改善作用,本文定量地讨论了缓冲层厚度和表面浓度对二极管的反向恢复时间、软度因子以及正向压降的影响。依据双基区结构设计须满足的条件,建立了双基区结构二极管模型,模型仿真结果表明缓冲层的厚度越小或者缓冲层表面浓度越高,二极管的软度因子越大,反向恢复时间越长,这是由缓冲层浓度梯度的影响引起的。结合具体工程项目的参数要求,即二极管反向恢复时间trr≤250ns,反向阻断电压VB≥1 000V,正向压降VF≤1V,给出了缓冲层厚度和表面浓度的最优值,即缓冲层厚度为70?m,表面浓度为1×1017cm?3。通过样品试制与特性检测实验,证明了双基区结构二极管的软恢复特性。     

功率二极管反向恢复特性的仿真研究

在国际电力电子领域对功率二极管模型研究成果的基础上，利用计算机仿真对功率二极管的反向恢复过程和特性进行了较深入、系统的研究，得出了一些有实际意义的结论。     

零电压零电流转换软开关技术中二极管反向恢复的影响

采用谐振极型零电压零电流软开关技术(zero-voltage/zero-current transition,ZVZCT)旨在消除功率器件的开关损耗,但实际上在软开关谐振换流过程中会引入多次额外的二极管反向恢复过程,产生额外的损耗。由于软开关换流过程中的特殊性,采用一般的方法难以对反向恢复过程中的损耗进行评估和计算,给ZVZCT软开关设计带来了困难。该文在考虑二极管反向恢复过程的基础上,详细介绍了ZVZCT软开关技术的换流过程。通过引入二极管载流子寿命以及电荷控制方程,提出了一种适用于软开关换流条件下的二极管反向恢复损耗模型。最后,通过软开关组件的双脉冲实验验证了该二极管反向恢复损耗模型的正确性。研究表明,采用ZVZCT技术的软开关设备的开关损耗与开关器件的二极管反向恢复特性直接相关。     

功率二极管在大容量逆变器中的开关特性研究

功率二极管是电力电子变换电路中重要开关器件。在大容量逆变变换电路中高功率二极管表现出较强的非理想开关特性。在分析二极管正、反向恢复特性产生机理的基础上,研究了逆变器在换流过程中箝位二极管和续流二极管的非理想特性与电路之间的相互影响,并进一步研究了功率二极管反向恢复过程中发生电压振荡的原因及解决方法。实验结果表明,功率二极管非理想特性是其固有特性,其与主动器件之间存在高脉冲能级的瞬态互动关系,因此在设计大容量逆变器时,设计者需对二极管的非理想特性引起足够重视。     

快恢复、超快恢复二极管外形及检测

<正>快恢复、超快恢复二极管是近年来的新型半导体器件,具有开关特性好。反向恢复时间短、正向电流大、体积小、安装简便等优点。超快恢复二极管,则是在快恢复二极管基础上发展研制成的,其反向恢复时间值已接近于肖特基二极管的指标。     

三相电压型ZCT PWM变换器的效率分析与实验研究

对一种应用于三相电压型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)变流器的零电流开关(zero current transition,ZCT)软开关技术进行深入理论分析,通过数学推导和实验验证指出,由于功率器件二极管反向恢复和结电容的影响,理想的软开关过程很难实现,特别是在大功率应用场合。研究表明,虽然采用此ZCT软开关技术可减小主开关管的部分开关损耗,但却引入了多个二极管的反向恢复,总体效率能否提高与功率器件二极管反向恢复电荷和结电容大小有关。     

反激变换器中RCD箝位电路的分析与设计

着重考虑现有文献中被忽略的因素,如箝位二极管正、反向恢复特性和副边漏感Ls对RCD参数设计的影响等,分析了二极管的正向恢复对开关管电压尖峰的影响、反向恢复对RCD箝位电路损耗和参数设计的影响,揭示出副边漏感与原边漏感一样会增加RCD箝位电路吸收的能量,并进行了量化分析。综合考虑了二极管正向恢复特性、反向恢复特性以及副边漏感对RCD箝位电路的影响,在现有RCD参数设计方法的基础上,提出了修正后的RCD参数设计方法。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性和设计方法的可行性。     

PiN二极管反向恢复机理研究

对PiN二极管反向恢复过程进行了分步分析，推导出了反向恢复过程中四个阶段的时间计算公式，并在一定简化近似的基础上得出了反向恢复时间的计算公式，利用该公式分析了影响反向恢复特性的主要因素及实现快速软恢复的条件。     

EMTP modeling of IGBT dynamic performance for power dissipationestimation

A new approach to the modeling of insulated gate bipolar transistors (IGBTs) for electromagnetic transients program (EMTP) simulation is developed. Other commercially available simulators, such as PSPICE, model the devices on an exact semiconductor physics basis. They suffer from large amounts of CPU time for sinewave pulsewidth modulation (PWM) inverter applications which require a complete cycle simulation at fundamental frequency with a small time step to cover the details of IGBT switching transients. This approach uses a curve-fitting method, combined with the point-by-point user-defined function available in EMTP, to model the dynamic characteristics of IGBTs. Since there is no device physics modeling required, this simulation is much faster than the conventional approach. The proposed method is applicable to both static and dynamic modeling, on a cycle-by-cycle basis, which is important for dynamic power dissipation and thermal analysis. The simulation includes IGBT turn-on and turn-off transients, IGBT saturation, free-wheeling diode forward voltage and reverse recovery characteristics. The simulation results are verified by comparison with experimental measured data. Measurements show a close agreement with simulations     

用于传导EMI仿真的二极管高频模型的研究

阐述了一种能够仿真PIN二极管传导EMI的高频模型。该模型全面考虑了二极管的正向恢复、端区复合以及空间电荷区边界移动效应,并且利用Saber的MAST语言得以实现。仿真和实验结果的比较也证明了该模型的正确性和准确性。     

三电平移相全桥变换器整流二极管RC吸收参数多目标优化设计

传统的整流二极管RC吸收参数设计基于谐振等效电路,不能精确刻画二极管反向恢复过程,RC参数难以优化.为此,基于大功率PIN二极管集总电荷模型,采用多目标优化设计RC吸收电路参数.首先,根据三电平移相全桥变换器拓扑结构及调制方式,分析了RC参数对整流二极管反向电压尖峰的影响规律.其次,基于大功率PIN二极管的集总电荷模型...     

用于电力电子系统暂态过程分析的晶闸管宏模型

提出了一个实用的晶闸管ＰＳＰＩＣＥ宏模型,能够描述晶闸管的正、反向恢复过程,模型参数可以方便地从产品手册中得到,该模型可用于包含晶闸管的电力电子系统的暂态过程体育场。     

采用缓冲层结构的软恢复二极管研究

介绍了一种采用缓冲基区结构的快速软恢复二极管。二极管基区由传统的轻掺杂衬底基区N^-与扩散形成的较重掺杂的N区(缓冲基区)两部分组成。实验结果表明，该二极管不仅具有传统PIN二极管的高电压、低压降特性，而且反向恢复软度因子提高到了1．0左右，大约是传统的电子辐照PIN二极管的3倍。     

一种微观-宏观相结合的晶闸管PSPICE模型

提出了一个实用的晶闸管ＰＳＰＩＣＥ模型。利用Ｈａｍｍｅｒｓｔｅｉｎ方法构造模型,并且综合 器件的内部物理过程和其外部特性。该模型能够较为准确地描述晶闸管的正,反向恢复过程,可用于以晶闸管为开关器件的电力电子系统的暂态过程仿真,模型参数可以方便地从产品手册和实验数据中得到。