基于Simulink的IGBT缓冲电路的仿真研究

本文分析了在IGBT开关过程中浪涌电压形成的原因,给出了电路杂散电感的测试方法,结合常用的五种缓冲电路的特点和使用范围进行了比较,对RCD限幅钳位型缓冲电路的工作原理进行了详细分析,推导出了RCD缓冲电路器件参数的计算公式,利用Simulink对RCD限幅钳位型缓冲电路做了仿真,表明了RCD限幅钳位型缓冲电路对IGBT...     

双IGBT缓冲吸收电路研究

为提高电动汽车双向功率变换器的工作效率和使用寿命,提出双IGBT缓冲吸收电路。针对双RCD型缓冲吸收电路,详述了IGBT关断过程C-E端过电压产生的原因,给出了电路缓冲电容和电阻的确定方法,讨论了不同门极驱动电阻下电路的缓冲吸收效果,通过计算和实验调整确定了电路相关元件参数,指出了IGBT温升设计及其安装的注意事项。实验研究结果表明,双RCD型缓冲吸收电路可显著降低IGBT关断过电压,具有良好的缓冲吸收效果,可保证其安全性、可靠性和稳定性。     

可控直流电流源的缓冲电路设计与功耗对比研究

针对可调制直流电流源IGBT关断过电压问题,进行了缓冲电路设计。分析了RCD充放电型和RCD放电阻止型缓冲电路的工作原理,介绍了参数设计方法,并对两类吸收电路的损耗进行了量化分析比较。在额定电流200 A的可控直流电流源上进行了实验,结果表明:RCD放电阻止型缓冲电路损耗显著小于RCD充放电型缓冲电路,效率更高,体积更小,更适用于开关频率较高的场合。     

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。     

RDC缓冲电路的技术分析

为了使功率器件经常使用的RDC缓冲电路所用元件的选择摆脱经验与实验的传统方法,在理想条件下从能量与电压的角度用数学方法分析了RDC缓冲电路的工作过程,得到了功率器件在既有关断缓冲电路又有开通缓冲电路的条件下,功率器件与缓冲电路在电路参数不同时各自的功率损耗与元件参数间的关系,找到了在希望的缓冲效果情况下缓冲电路元件参数的确定方法,使RDC缓冲电路元件参数的确定方法有了理论依据。     

三相直流/交流变换器中放电阻止型缓冲电路的研究

在以绝缘栅双极晶体管(insulated-gate bipolar transistor,IGBT)作为开关器件的直流/交流(DC/AC)变换器中,为了保证处于高速开关下的IGBT在关断时不会被产生的关断过电压所击穿损毁,电路中需要增加缓冲电路.针对缓冲电路中电容器件端产生的最大瞬时电压及参数选取问题,通过对限幅钳位放电阻止型关断缓冲电路在三相电压型桥式DC/AC变换器中IGBT关断状态下工作模态的分析,从理论上对缓冲电容上产生的最大过冲电压进行推导.最后,通过搭建的仿真模型验证了对缓冲电容端过冲电压理论推导的正确性,为缓冲电路的参数选择提供了参考依据.     

MOSFET缓冲保护电路的改进型设计

低电压大电流逆变电路的缓冲保护电路的设计非常重要。本设计是在传统的RCD放电阻止型吸收电路的基础上加以改进,提高传统RCD缓冲保护电路的过电压吸收能力,改进后的电路结构简单且有很高的通用性。本设计结合动力逆变电路具体情况,设计出高效、简单及可靠的过电压防护电路,通过实验验证改进型RCD缓冲电路大幅度减小浪涌电压符合设计需要。     

DBD型臭氧发生器电源的研制

研制了一款介质阻挡放电（DBD）型臭氧发生器用的高频电源。分别给出了本电源的主电路以及控制电路等主要组成部分的电路。重点讨论了该电源缓冲电路参数的选择,根据已有的经验公式对吸收电路参数进行了估算,通过试验对电源工作半个周期内的电压电流进行了分析,在分析基础上对缓冲电路估算参数进行了必要的调整,给出了电源缓冲电路参数选择的方法。     

应用于单晶体管DC/DC变换器的无损缓冲电路

此处提出一种应用于单晶体管DC/DC变换器的无损缓冲电路,首先采用有无损缓冲电路的Boost变换器为例对缓冲电路的工作原理进行了详细的分析和研究,并在此基础上得到缓冲电路参数的选取原则.其次分析和比较了采用无损缓冲电路Boost变换器与传统Boost变换器的损耗,指出该无损缓冲电路减小了变换器的开关损耗,最后讨论了该无...     

基于PZT压电陶瓷的SiC MOSFET缓冲吸收电路EI北大核心CSCD

在高速关断过程中,碳化硅(silicon carbide,SiC)金属-氧化物半导体场效应晶体管器件呈现出严重的电压过冲和振荡,降低器件电压裕量。通常,采用缓冲吸收电路改善SiC器件的关断电压轨迹。然而,现有研究忽略SiC器件与吸收电路的交互规律和工作温度对吸收电路性能的影响,限制缓冲吸收电路的应用。针对这些问题,该文提出一种基于锆钛酸铅(lead zirconate titanate,PZT)压电陶瓷的缓冲吸收电路,分析PZT的温度特性,通过建立半桥电路与PZT缓冲吸收电路的高精度交互模型,揭示PZT缓冲吸收电路与SiC器件的耦合规律,利用特征方程-根轨迹方法,定量刻画PZT缓冲吸收电路的参数设计域。对比评估工作温度对多种缓冲吸收电路性能的影响。实验结果表明,所提设计方法能很好地抑制关断电压过冲与振荡,验证设计方法的有效性。相较于传统RC缓冲吸收电路,PZT缓冲吸收电路在工作温度发生变动后,仍然具有很好的抑制效果,且抑制效果随工作温度的上升而不断增强。为SiC功率器件的暂态稳定性分析,以及功率模块和缓冲吸收电路的集成设计,提供有益的参考。     

一种新型吸收电路在光伏逆变器中的应用

在分析了光伏逆变器对吸收电路需求的基础上,结合传统IGBT逆变器吸收电路的特点和工作原理,提出了一种新型吸收电路.新型吸收电路通过在放电回路中使用电感元件,能够在不降低过电压吸收效果的前提下,极大缩短吸收电容放电时间.另外,新型吸收电路没有使用明显的耗能元件,所以功耗更低,效率更高,满足了光伏逆变器高频化、电压等级和功...     

配电网静止同步补偿器的驱动与吸收电路设计

配电静止同步补偿器(DSTATCOM)的可靠性与主电路功率开关器件的驱动和保护密切相关,DSTAT-COM运行中的诸多故障很大程度上与主电路功率开关器件有关。为了使功率开关器件稳定、可靠的工作,讨论并设计了DSTATCOM主电路功率开关器件IGBT的驱动电路和吸收保护电路。驱动电路采用集成智能驱动模块2SD315A,该模块集驱动、隔离、保护为一体且结构简单、功能强大、使用方便,非常适合于实际装置的开发。给出了利用2SD315A设计驱动电路的详细过程并为2SD315A设计了可靠的上电复位电路吸收保护电路采用RCD型电路,介绍了RCD型吸收保护电路的工作原理。根据RCD型吸收保护电路的工作原理和吸收保护电路安全可靠工作的目的建立了电路参数优化设计的数学模型。该模型中以功率开关器件承受的浪涌电压最小、放电时间常数最小和投资成本最小为目标函数。然后通过并行自校正多目标遗传算法优化吸收保护电路参数,给出了一个设计实例。实验装置的实际运行证明:所设计的IGBT驱动保护电路性能优良、可靠性高,对其它同类型的电力电子装置有较好的借鉴作用。     

一种新型逆变桥臂无源无损耗吸收电路

提出一种适用于逆变桥臂的无源无损耗吸收电路.该电路采用了附加最少元件数的优化结构,把吸收能量集中传输至一个储能电容,再通过谐振过程将能量回馈至直流母线.该拓扑结构无源、无电阻相关损耗,主开关管的关断冲击电压和开通电流过冲都很小,且拓扑简单,性能良好.与之相对应,给出了换流分析、解析描述以及仿真、实验结果.由此验证了该方案的正确性和有效性.     

Novel three-phase SMR converter with inherent snubber energyrecovery capability

This paper describes the switch mode rectifier (SMR) having a quite new circuit configuration, which has been developed by the authors and given the name “DC clamped type SMR” (DCC-SMR). The DCC-SMR is unique in that no bilateral switching device is used in the frequency conversion circuit. Therefore, the authors have used a DC snubber circuit in conjunction with the switching device of the DCC-SMR. This DC snubber circuit features a very simple structure consisting only of a capacitor with no need for a discharge resistance or for a complicated regenerative circuit for snubber energy. This is because snubber energy is regenerated on the primary side of the high frequency (HF) transformer by the main switch. Furthermore, an innovative method has been applied for magnetic saturation-preventive control of the HF transformer. The authors carried out operational checks on the main circuit and the snubber circuit of the DCC-SMR as well as on the magnetic saturation-preventive control circuit, and through experiments confirmed a satisfactory result. We manufactured an industrial DC power supply prototype of the DCC-SMR system having a DC output of 100 kW (100 V, 1000 A), with which input/output conversion efficiency 91.6%, input power factor 0.99 and input current total harmonic distortion factor 4.6% were obtained     

Optimum nonlinear turn-off snubbers: design and application

The optimization of the general turn-off snubber, consisting of a nonlinear saturable snubber capacitor with an energy recovery circuit, is done in terms of minimum total energy loss in the power electronic turn-off circuit. To analyze this nonlinear circuit without a computer simulation, a two-step piecewise-linear approximation of the capacitor's capacitance-voltage curve is presented. Results regarding the total energy loss in the circuit during the switch turn-off indicate that the nonlinear capacitor as a snubber element is superior to the normal linear capacitor even if the ceramic capacitor is used only up to its specified voltage value     

一款采用无源无损缓冲电路的新颖充电器

传统R.C.D吸收电路或称缓冲电路,利用电阻R吸收多余电能并转变成热量散发,降低了电路效率,增加了电子装置散热负担,不能适合许多要求高的场合。若能将此种损耗减少甚至消除,则将极大地改善整个装置的工作状况,提高可靠性。利用无源器件L.C和二极管D构成的无源无损缓冲器,没有电阻R,而且能将多余的能量反馈回电源,提高了电路的效率,增加了装置的可靠性。介绍了采用该种技术的单端反激式充电器的使用效果良好。实践证明,无源无损缓冲电路,较之传统的R.C.D缓冲电路,由于没有电阻R,发热少,效率高,工作可靠,比较适合一些高要求的场合。     

A new regenerative snubber circuit for large-capacity three-level GTO inverter systems

Increase in the capacity of GTOs has made remarkable progress in recent years. At present, 4.5-kV, 4.0-kA GTOs are commercially available, and 6.0-kV, 6.0-kA GTOs made from 6-inch silicon wafers are appearing. The 6-inch GTOs will be applied to our three-level GTO inverter system. In order to apply GTOs to voltage-source inverters, snubber circuits are necessary for limiting on the turn-on di/dt and turn-off dv/dt. To realize high efficiency of the system, regenerative snubber circuits are often applied. A conventional circuit applied to three-level GTO inverters had the problem of long paths created for snubber circuits of the inner GTOs. Another circuit using a current transformer for recovering the energy trapped in the snubber circuits of the inner GTOs has been presented. In this paper, a new regenerative snubber circuit is proposed, which is more suitable for three-level GTO inverter systems with many phase-legs. By applying the snubber circuit, all snubber energy generated by each GTO switching can be regenerated to the dc link. In addition, high current turn-off performance of both the inner and the outer GTOs is verified by several successful experimental results using 6-inch 6.0-kV, 6.0-kA GTOs. © 1997 Scripta Technica, Inc. Electr Eng Jpn, 120(2): 41–48, 1997