一种可变门极电阻的大功率IGBT驱动

通过分析大功率IGBT寄生参数及主功率回路寄生参数对IGBT驱动的影响,提出了一种基于可变门板电阻的驱动电路,提高了驱动模块的产品兼容性,实现了驱动器对IGBT开关特性的精确控制,有效抑制开关过程中由于di/dt引起的电压尖峰.最后在Sabor中搭建了型号为FZ1500R33HE3的大功率IGBT的仿真模型,并进行仿真分析;通过搭建实物平台进行了双脉冲实验.仿真和实验结果表明,该驱动电路具有可行性.     

基于PSpice的IGBT功耗分析与仿真

针对大功率感应加热电源功率开关器件IGBT功耗大的特点,给出了3种RCD缓冲电路结构及参数设计,在PSpice仿真软件下对3种缓冲电路中的IGBT和缓冲电阻的功率损耗进行了仿真分析,给出了相应的仿真结果。仿真结果表明,I型缓冲电路的电能损耗大,缓冲电阻发热严重;II型缓冲电路对关断瞬态电压抑制效果好,但不能有效地控制大功率级别IGBT的瞬变电压;III型缓冲电路具有寄生电感较小的优点,可有效地抑制振荡和控制瞬变电压,适用于大功率级别IGBT工作场合。     

功率管高频驱动回路参数优化研究

高频、大功率一直是功率电路的发展方向。提高工作频率的主要方法,一是通过功率管的更新迭代,减小输入电容及增强其耐压、耐应力能力;二是适度增强驱动电路的驱动性能。通过分析功率管有源等效驱动回路,对驱动回路参数进行理想化建模、分析和仿真。在此基础上,提出在不改变功率管及驱动电压的情况下,通过优化驱动回路参数和提升驱动电路性能,提升驱动电路输出电流,减小驱动电路延时和完善驱动电路电磁兼容(EMC)设计的方法。该设计可有效提高功率管工作频率及其可靠性。选取Infineon的FS75R12KT3模块有源等效模型参数为例,进行PLECS仿真对比试验。试验结果表明,在保证驱动电路输出电流足够的前提下,相比传统驱动回路参数,优化的驱动回路参数可有效提高绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的工作频率,且在大功率工作条件下可靠性较高。该研究进一步拓宽了驱动电路的普适性。     

矿用变频器IGBT尖峰电压抑制的协调优化方法

目前常用优化母排结构参数、改变栅极驱动电阻、设计吸收电路等方法抑制因杂散电感引起的矿用变频器中绝缘栅双极型晶体管(IGBT)尖峰电压,但现有研究未揭示各方法之间的协调统一关系及协调优化准则。针对该问题,以BPJ5-630-1140型矿用四象限变频器为研究对象,在分析杂散电感对IGBT电-热性能影响的基础上,提出了IGBT尖峰电压抑制的协调优化方法：(1)分析母排结构参数、栅极驱动电阻对IGBT尖峰电压和功率损耗的影响,结果表明,随着交流母排长度增大、宽度减小,IGBT尖峰电压和功率损耗均增大;随着栅极驱动电阻增大,IGBT尖峰电压减小,功率损耗增大。(2)设计二极管钳位式吸收电路,通过试验验证了该电路可降低IGBT尖峰电压和功率损耗。(3)考虑到交流母排宽度对IGBT布局和散热性能无影响,选择栅极驱动电阻和交流母排长度为决策变量,采用BP神经网络-带精英策略的非支配排序遗传算法(BP-NSGAⅡ)实现IGBT尖峰电压、最高结温及散热器表面最高温度的多目标极值寻优。试验结果表明：在散热器表面最高温度为55～65℃、IGBT最高结温为74～80℃时,IGBT尖峰电压最小值为1 861 V,...     

并联有源电力滤波器保护的关键技术研究

针对并联有源电力滤波器在运行过程中会多次出现IGBT爆炸的问题,经过实验分析了IGBT的过电压形成过程。鉴于IGBT的关断时间极短,连接导线上寄生的微小杂散电感在高频开关的作用下会产生尖峰过电压,并与原有电压叠加,从而对IGBT的安全构成威胁[1]。文中为设计的100kV·A并联有源电力滤波器所选择的IGBT模块设计了一种缓冲电路,从而解决了IGBT模块爆炸的问题,保证了并联有源电力滤波器的安全运行。     

能源并网系统中IGBT模块的温度场分布分析

温度影响着绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块的可靠性,采用传统的功电热耦合仿真模型只能测得IGBT模块离线情况下的一个结温,不能获得实际工况下芯片表面的温度场分布。在传统功率循环试验仿真的基础上进行改进,考虑到IGBT关断过程中的电压缓变,将该电压作为载荷,利用数值仿真软件ANSYS热分析环境,采用有限元分析方法得到模块温度场分布图,分析了温度场分布特征,可知温度较高区域出现在有源区的四周边沿处,这同以前的实验结果一致,证明仿真模型的正确性。以上分析对研究IGBT模块的可靠性和模块在线监测具有一定的指导意义。     

电抗器类低电感负载雷电冲击耐压试验研究

为确保电抗器类低电感负载的雷电冲击耐压试验的有效进行,需要建立精确等值电路模型,从而产生标准的雷电冲击电压波形。分析了负载电感对雷电冲击的电压波形的影响。利用矢量匹配法结合小脑神经网络对电抗器等值电路参数进行了拟合预测,从而建立了考虑不同频段阻抗特性的电抗器模型。利用电磁瞬态计算程序(EMTP)仿真软件产生雷电冲击电压仿真波形,并讨论了仿真波形特征参数的有效性。传统的Marx冲击回路接入电抗器类低电感负载时会导致冲击电压波形波尾时间严重缩短。采用Glaninger冲击发生回路可以减轻受低电感负载影响的程度。利用矢量匹配法结合小脑模型连接控制器(CMAC)网络预测出电抗器电路参数值。由该值仿真得到的冲击阻抗特性曲线与实测曲线较为一致。仿真得到的冲击电压波形特征参数均符合标准规定要求。     

一种基于多阈值保护的大功率IGBT驱动

通过分析VCE检测电路的传递函数,合理配置检测电路电气参数,根据IGBT发生短路时的特点,提出了一种基于多阈值过流保护和变电阻式软关断的大功率IGBT驱动保护策略,实现了驱动器对IGBT有效控制,并抑制开关过程中由于di/dt引起的电压尖峰.最后在Sabor中搭建了型号为FZ1500R33HE3的大功率IGBT的仿真模型,进行仿真分析,并搭建实物平台进行了短路保护实验.仿真和实验结果表明该驱动电路具有可行性.     

基于等效铁芯电感的磁通门HSPICE分析模型

提出了一种基于随电流变化的铁芯电感的磁通门HSPICE（High Simulation Program with IC Emphasis）模型,该磁通门模型铁芯的磁滞回线使用反正切函数来描述,其激励与测量线圈等效为一种随电流变化的电感电路模型。本文给出了全电路元件的磁通门模型的参数及提取方法,此模型可以在任意形状的电压激励波形下仿真,与已有的磁通门模型相比,具有仿真精度高、需要参数少且计算容易和可以方便进行输出信号处理的特点。实验和仿真结果对比表明,双铁芯磁通门HSPICE模型仿真的输入电流和输出电压的幅值分别为146 mA和1.03 V,与实际测试的146.6 mA和1.177 V相比,输入电流有0.6 mA的误差,输出电压有0.147 V的误差。     

IGBT全桥逆变隔离驱动辅助电源的设计

全桥逆变电路作为大功率变换器的主要拓扑形式,其功率开关管工作的可靠性对电路的稳定运行具有关键性的作用。针对高压电源IGBT全桥逆变主电路专用驱动模块M57962L隔离供电的问题,设计了具有11绕组,9路隔离输出的反激式开关电源。详细介绍了反激变压器的设计方法以及基于三端集成稳压器TL431与线性光耦PC817的二阶环路补偿网络,包括磁芯的选取、匝数、线径、原边电感、气隙的计算以及环路补偿网络的理论分析与Saber仿真分析。仿真分析与样机测试结果表明:该电路设计有效,输出电压稳定,纹波小于100 m V,负载调整率高,在驱动源头上解决了IGBT运行的可靠性问题。     

基于可靠性的无二次谐振回路牵引变流器电容优化设计

为保证电容器稳健可靠运行,文章以“复兴号”动车组牵引变流器为研究对象,对无二次谐振回路（简称“无二次回路”）牵引变流器的支撑电容器的基本设计思路进行了阐述,搭建了相应仿真模型,并基于该仿真模型提出了一种基于可靠性的无二次回路牵引变流器支撑电容器参数优化设计方法。其选取由制造、测量等因素引起的电容器容值偏差、网压存在的随机波动作为不确定性来源,以无二次回路牵引变流器中间电压的纹波系数作为约束函数,实现支撑电容器的参数优化设计,得到了更为稳健的电容器设计值,进一步保证了牵引系统的稳健可靠运行。最后,利用该电容器参数可靠性优化结果进行无二次回路牵引变流器设计及试验验证,结果显示,变流器中间电压波动在±5%以内,体积缩小了28.4%,重量减轻了28%,试验验证了该电容设计方法的有效性以及无二次回路牵引变流器的体积、质量优势。     

大功率IGBT模块并联均流特性研究

大功率IGBT并联运行能够承受更高的负载电流,但是大功率IGBT并联设计时需要考虑静、动态均流问题。PSpice仿真分析表明,影响静态均流的主要因素是IGBT模块的饱和导通压降和集电极、发射极引线的等值电阻;影响动态均流的主要因素涉及驱动电路、IGBT器件参数和主电路布局。提出了IGBT并联均流的措施,分析了IGBT并...     

矿井直流杂散电流分布规律的仿真研究

根据井下直流机车回流通路的特点,建立了杂散电流传输网络有限单元模型,提出了直流杂散电流和接触电压分布的数值计算模型;结合仿真计算的结果,对影响杂散电流和接触电压分布的参数进行了比较和讨论,为系统设计提供了理论基础。     

基于Multisim的恒压型热线风速测量系统电路仿真分析

为开展恒压型热线风速测量系统的优化设计,建立了基于Multisim的电路仿真模型,其中,热线探头采用PSpice模型实现其特性的模拟,恒压控制回路中采用了T型动态补偿网络以提高系统的频响。进行了恒压型控制回路元件参数和流场流速对系统动静态性能影响的仿真分析及热线探头时间常数原位测量仿真。结果表明：从Multisim电路仿真模型得到流场流速、补偿网络参数、控制回路输入电压和电阻等对系统动静态特性的影响规律与数值计算的一致,验证了在Multisim中开展恒压型热线风速测量系统仿真研究的可行性,同时,这种针对实际电路参数的仿真分析对恒压型热线风速测量系统的优化设计和制备具有重要指导意义。     

基于IGBT的功率变换器散热设计与研究

本文对IGBT功率变换器设计中强制风冷散热方式进行了研究。应用ICEPAK软件搭建系统热仿真模型,并对散热器结构参数和风量进行仿真分析与优化设计。在此基础上,试制一套强迫风冷散热系统,通过对计算和仿真结果与试验测试结果的对比,验证了散热系统热阻计算方法和热仿真模型的合理性与实用性。     

LTCC平面螺旋电感参数提取方法分析

电感元件在微波多芯片组件（MCM）设计中具有重要地位,其基于参数提取的宏模型是系统仿真的关键。介绍了修正π平面螺旋电感高频等效电路模型及模型参数提取的方法,通过实测数据分析了在不同线宽、不同间距、不同圈数情况下的电感有效值及Q值。研究结果对低温共烧陶瓷（LTCC）平面螺旋电感的应用具有指导意义。     

基于改进灰色模型的模拟电路故障预测研究

为保证飞行器信息处理设备供电电源模块的正常运行,对典型BUCK降压电路进行Simulink仿真模拟电容、电感退化过程,结合电容、电感理论退化模型确定供电电源模块的故障特征参数;对灰色模型建模过程进行分析,从数据的预处理和训练数据维数入手改进得到了一种具有适应度的数据平滑预处理灰色模型;等时间间隔测量信息处理设备供电电源的纹波电压值,分别用GM(1,1)模型,新陈代谢模型和改进的灰色模型对比分析,用平均相对残差作为预测精度的判断标准,验证了改进灰色模型的有效性和正确性。     

恒压型热线测量系统的建模与仿真

在高超声速流场准确测量的研究中,恒压型热线测量系统是进行高超声速流场测量的理想工具之一,其静态灵敏度系数和动态频响是两个主要性能指标,在系统试制过程中必须通过大量的流场试验调节控制回路的有关参数,以达到最优状态.为此建立了热线探头和恒压型控制回路的联合模型,利用Matlab就控制回路元件参数及流场流速对系统动静态性能影响进行数值仿真.通过仿真分析,获得了流场流速、补偿网络、控制回路中输入电压和电阻对系统性能的影响规律,采用补偿网络可提高系统频响须.仿真结果可为热线探头控制回路的优化设计提供参考.     

LLC负载超高频谐振逆变器并联特性研究

针对LLC负载1 MHz超高频感应加热电压型谐振逆变器并联运行中,串联不同电感时逆变器的工作特性进行了理论分析,探究逆变器换流角度以及LLC品质因数的变化,对逆变器输出电压存在差异时换流角度的变化进行了研究。得出1 MHz的电压型谐振逆变器在存在电感差异、电压差异时换流角度是较小的,可以保证逆变器工作在小感性换流状态。最后通过MATLAB/Simulink仿真实验验证了理论分析的正确性,并对仿真结果进行了综合分析。     

面向坐姿舒适性测试的人机工程仿真系统

针对座椅设计及舒适性主客观测试中缺少系统化的计算机辅助分析工具的问题,开发了一个人机工程仿真系统.该系统由主观评价、体压分布测试可视化、人机仿真和参数化辅助设计模块构成,其中主观评价模块基于舒适性主观测试的过程模型,体压分布测试可视化模块通过与外接测试设备的集成实现了实验数据的可视化重建.文中系统具有对虚拟人和CAD模型访问和处理的接口,能对坐姿人机工程测试过程进行仿真,为座椅舒适性设计提供依据.最后在座椅开发的实际应用中验证了其可行性.