缓冲电容对IGBT变流器特性的影响研究

在IGBT构成的变流器主电路中常采用并联缓冲电容的缓冲电路来抑制开关管关断过程中引起的过大电压冲击,保护IGBT和变流器.基于IGBT的动态模型,从理论上分析了缓冲电容对IGBT关断时产生的电压冲击规律,比较了不同缓冲电容对IGBT关断时的电压冲击情况及负面影响,得出缓冲电容在降低IGBT关断过冲电压的同时也会引起母线上电流电压振荡的结论.给出了IGBT关断时由缓冲电容引起振荡的仿真和实验结果,并指出了减小缓冲电容的方法.     

IGBT驱动保护电路的研究

介绍了 IGBT驱动集成电路的过流保护原理 ,讨论了 IGBT保护电路的设计思路 ,同时 ,对几种 IGBT驱动集成电路的性能进行了比较     

IGBT的ZVC/ZCC驱动模式

对IGBT的工作特性及存在的问题进行了深入探讨,详细介绍了用于提高大功率IGBT电桥的开关效率和安全性的ZVC/ZCC驱动模式。该模式利用IGBT的反向雪崩特性和电荷转移法实现IGBT的零电压切换和零电流切换,从而有效地抑制了器件内部的电流拖尾和自琐效应,大大地减小了开关损耗,提高了功率IGBT的工作效率和安全性。     

一种适合电路仿真的IGBT模型

介绍了绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的物理特征及其基本结构,针对IGBT的输入、输出特性,建立了一种宏模型,并运用PSPICE软件对它进行了仿真,并与实际IGBT器件的相关特征数据进行了比较,结果表明,这种宏模型能够很好的模拟IGBT器件的静态和动态特性.     

基于实时结温估计的动态IGBT热管理策略

绝缘栅双极性晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT）是电动汽车重要的能源传输和转换元件.但IGBT长期在变化工况下工作,导致热负荷较高,严重影响其使用寿命.通过建立IGBT结温估计模型进行实时结温观测,定性分析IGBT结温与开关频率、母线电压之间的关系.为降低IGBT在循环工况下的热负荷,提出一种IGBT结温区域控制策略,以控制最高结温和结温波动为目标,将控制区域进行划分,分别采用模糊控制和PI控制对开关频率和母线电压进行控制.结果表明,在NEDC工况下最高结温平均降低5.1℃,IGBT结温波动平均降低2.6℃,验证了该控制策略的有效性,提高了IGBT的可靠性和运行寿命.     

IGBT驱动模块的研究

介绍了IGBT的驱动特性,对IGBT专用集成驱动芯片EXB841和M57962AL作了比较研究.根据EXB841在应用中存在的问题,提出了一种优化设计电路.并介绍了IGBT与M57962AL两种驱动模块的优缺点.     

基于PID自校准算法的IGBT温升控制实现

针对功率循环实验中绝缘栅双极型晶体管( insulated gate bipolar transistor, IGBT)温度过冲和滞后问题,设计了一种自校准PID算法控制IGBT温升。通过MATLAB进行PID建模及参数仿真,采用电学法测试原理并结合嵌入式系统测试IGBT结温,使用PID自校准算法控制器件温升进行IGBT热疲劳测试。实验结果表明：该算法的调节方式和温度精度都达到理想的效果,改善了系统的动态性能,为IGBT寿命预测提供了一个良好的实验环境。     

逆变焊机IGBT驱动及保护电路的比较分析

通过对逆变焊机IGBT驱动及保护电路的分析与改造,提高了焊机的性能,大大降低了IGBT模块的损坏几率。     

压接型IGBT器件单芯片子模组可靠性寿命仿真研究

随着柔性直流输电和电力机车等大功率领域的发展,压接型IGBT器件因其功率等级高、易于串联、双面散热和失效短路的优点,已逐步替代传统的焊接式IGBT模块。压接型IGBT器件各部件之间通过压力进行固定连接,在工作过程中各部件间会产生巨大的循环热应力,各部件在长时间循环热应力的作用下会出现金属疲劳,从而对于压接型IGBT器件的使用寿命产生影响。基于有限元法建立了压接型IGBT器件单芯片子模组的仿真模型,通过设置芯片表面的接触热阻和摩擦系数,对于各部件金属疲劳过程进行仿真模拟,利用金属疲劳寿命预测模型对压接型IGBT器件单芯片子模组的可靠性寿命进行了预测,得到了不同压力下压接型IGBT器件单芯片子模组的可靠性寿命。仿真结果表明,压接型IGBT器件单芯片子模组的可靠性寿命与压力的关系近似为高斯分布,这对于压接型IGBT器件的使用以及后续的研究具有指导性意义。     

感性负载条件下IGBT开通过程分析

针对IGBT的开通过程中,研究了感性负载条件下IGBT的开通过程中栅极电压、集电极电流、集射极电压随时间变化的特点及其相互关系。详细阐述了栅极电容随栅极电压变化的机理以及栅极平台电压产生的机理,分析了驱动电阻对栅极电压的影响。根据IGBT开通电流特点,提出用二次函数来拟合IGBT开通时的集电极电流波形,同时还分析了主回路杂散电感对开通波形的影响。搭建了IGBT动态开关特性测试平台,测量结果验证了本文分析的正确性。     

高压IGBT芯片换流运行的热稳定性分析

为保证高压绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)器件换流运行时的热稳定性,需要根据IGBT芯片的电热特性和器件的散热设计,确定芯片运行的热稳定工作区,从而指导器件的运行条件控制。虽然针对芯片动静态损耗的热稳定性分析已经发展了许多年,但目前针对高压芯片的相关研究还较少。首先,通过实验测量了3.3 kV非穿通(Non-Punch Through, NPT)型和场截止(Field Stop, FS)型IGBT芯片的动静态特性,获得并分析了温度、电流及电压对动静态损耗特性的影响规律。在此基础上,给出了IGBT芯片的损耗拟合公式,通过对器件内部的热反馈过程进行分析,提出了具有解析形式且包含占空比、换流频率及电压电流等器件运行工况的IGBT芯片的热稳定性判据。根据所提的判据,分析了高压NPT型和FS型IGBT芯片的换流运行的热稳定性,可方便确定IGBT芯片在不同的换流条件下的最大工作频率和最大工作电流,简化了高压IGBT芯片的热稳定性分析,并可为高压器件的选型和损耗评估提供依据。     

基于灰色理论的风机变桨距驱动器故障预测

为了提高风力发电系统中的变桨距驱动器的可靠性,提出了以检测IGBT导通压降为基础,采用新息灰预测算法的变桨距驱动器故障预测方法.利用IGBT导通压降的历史数据建立GM（1,1）灰预测模型,对IGBT将来时刻的导通压降进行预测,一旦IGBT预测导通压降超过阈值,系统报警并收桨.采用等维新陈代谢算法,根据实际情况随时更新数据序列,以保证预测模型的新鲜度.提出自动变步长灰预测方法,并通过实验数据得出选取步长的经验公式.设计了IGBT导通压降检测电路,该电路抗干扰能力强、反应速度快,而且结构简单、可靠性好.实验结果表明,等维新陈代谢灰预测算法可有效预测出IGBT导通压降,提高了风机收桨的可靠性.     

基于Simplorer驱动电阻对IGBT特性影响研究

驱动电阻对IGBT特性有直接关系,针对大多数仿真软件对IGBT模型的建立不够准确,采用Ansys公司的Simplorer对IGBT进行参数化建模,并用双脉冲测试方法来对IGBT搭建外围电路。重点分析栅极驱动电阻对IGBT的电压变化率和通断延时的关系,分析表明驱动电阻与IGBT电压变化率和开通延时时间的关系成线性关系。对驱动电阻阻值不同的驱动电路对IGBT进行仿真,仿真结果符合理论推导。因此,选择大小恰当的驱动电阻对IGBT使用具有一定工程意义。     

基于1ED020I12FTA芯片的IGBT驱动电路研究

因输入阻抗高、开关速度快、热稳定性好等一系列优点,IGBT在电机控制、逆变器、UPS等系统中有着广泛的应用。随着IGBT功率的增加,对其门极驱动电路的性能要求也日益增加。基于英飞凌公司的新型IGBT驱动芯片1ED020I12FTA设计了完整的IGBT门极驱动电路,经过实验验证,系统运行稳定可靠。     

在MATLAB中实现IGBT动态仿真模型

对IGBT动态模型进行了详细的理论分析。由于IGBT中含有宽基极、低增益的晶体管,因此采用双极性传输方程来描述IGBT电流,以此作为模型的物理基础。用非准静分析法描述IGBT的动态电流、电压波形。并用MATLAB的模型语言－－S－Function实现动态仿真。     

基于开通波形的IGBT开关特性测试平台寄生电感提取方法

IGBT动态测试平台的寄生电感影响IGBT器件的开关参数以及开关损耗,因此,提取动态测试平台回路的寄生电感对于准确获得IGBT器件的开关参数具有重要意义。传统的寄生电感提取方法忽略了回路寄生电阻的影响,给寄生电感的提取带来误差。为了提高寄生电感提取的准确性,提出了采用IGBT开通波形来计算动态特性测试平台寄生电感的方法,通过对开通电流上升过程的分析,建立了包含回路寄生电阻的等效电路模型及电路方程。仿真结果表明该方法的计算误差低于传统计算方法。为验证该方法的正确性,搭建了IGBT动态特性测试平台,实验结果表明,该方法实现了寄生电感参数的提取,为提供准确的IGBT器件开关参数奠定了基础。     

压接型IGBT芯片动态特性影响因素实验研究

压接型IGBT器件内部具有复杂的电-热-力环境，直接影响了其内部IGBT芯片的动态特性，进而决定了整个器件的安全工作能力。为此，研究不同影响因素下的压接型IGBT芯片动态特性具有重要意义。为了全面获得电-热-力综合影响下压接型IGBT芯片的动态特性，利用所研制的具有多因素解耦、灵活调节能力的双脉冲实验平台，针对一款3.3kV/50A压接型IGBT芯片，测量获得了不同母线电压、负载电流、驱动电阻、温度及机械压力下的双脉冲实验波形。分析了不同影响因素对双脉冲波形的影响规律，对比了不同影响因素对IGBT动态特征参数影响程度，结果表明母线电压主要影响关断过程，负载电流、驱动电阻和温度主要影响开通过程，机械压力对开通关断过程的影响很小，研究结果对IGBT芯片建模及压接型IGBT器件安全运行具有重要的指导意义。     

辅助混合动力电动汽车技术研究(Ⅱ)--驱动电机控制系统及关键技术

针对辅助混合动力电动汽车的运行特点,完成了基于单片机80C196KC的电动汽车驱动控制系统的设计,介绍了系统设计中的关键技术与调试经验,在输入信号的处理与IGBT的驱动保护方面做了深入研究．实验结果表明,系统整体性能优良,实现了对驱动电机的安全可靠控制．     

电子信息

正国内首条8英寸IGBT专业芯片线投产南车株洲电力机车研究所有限公司具有完全自主知识产权的国内首条、全球第2条8英寸绝缘栅双极型晶体管(IGBT)专业芯片线全面建成投产,打破了国外在高端IGBT芯片关键技术领域的垄断,实现了产业化突破。IGBT芯片可控制大功率电力设备,并为其提供电能变换功能,可有效提升设备的能源利用率,以及自动化、智能化水平。其研发、制造、应用水平已成为衡量一个     

IGBT的静态特性的模拟

对 Hefner的 IGBT模型静态部分进行了详细的理论分析 .由于 IGBT中含有宽基极、低增益的晶体管 ,因此采用双极性传输方程来描述 IGBT电流 .而 MOSFET的静态线性区和饱和区的特性也用于表示阳极电压 .并用 MATL AB实现 I- V特性