基于门极电压调制的大功率IGBT过压尖峰抑制

随着现代电力电子技术的不断发展,功率半导体器件的开关速度和功率等级都在进一步提高,其开关电压尖峰成为功率器件在发展过程中必须解决的问题.此处提出一种脉宽调制(PWM)脉冲预调制技术,在驱动电路中增加数字控制模块,根据负载电流的变化及时改变PWM策略,有效抑制关断电压尖峰,使驱动电路更具有通用性.通过实验验证该方法的可行性和实用性.     

采用动态电压上升控制的1700 V大功率IGBT有源门极驱动技术

为了抑制大功率绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的关断电压尖峰,提出了一种有源门极控制方法及其优化方法。该控制方法采用电容反馈关断电压上升率来控制驱动电路,通过具备定时功能的高速高增益放大器降低反馈电容的容值,补偿集电极电流输出响应相对于有源门极控制信号的延时,并保证所提出的有源门极控制方法仅在IGBT关断过程中工作,提高了电路工作的可靠性。通过SABER仿真分析了关键参数对该方法抑制关断电压尖峰效果的影响,提出了一套品质因数评价体系,用于定量评估不同参数下的控制效果。风力发电变流器在极端工况下的实验结果表明,所提出的方法使用较小容值的反馈电容依然能够在仅有400 V电压裕量的严厉条件下降低电流下降速率,从而保证了IGBT的安全工作。     

大功率IGBT智能门极驱动光纤通信方法研究

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)门极驱动技术作为连接功率器件和低压控制电路的纽带,对变流器的可靠运行起着至关重要的作用。针对大功率IGBT状态监测和健康管理需求,提出一种适用于大功率IGBT智能门极驱动光纤数据通信协议架构及编码方法。基于该协议不但可以实现IGBT开关控制,还可以实现控制器与门极驱动板的双向数据交互,为IGBT主动门极控制和在线状态监测提供了一条信息高速公路,实验验证了该编码协议的有效性,对大功率IGBT的高可靠应用及健康管理具有重要意义。     

门极电压控制IGBT并联时静态均流可行性研究

IGBT并联时需要解决静态均流问题.通过对IGBT输出特性曲线的分析和对IGBT单管及模块的并联实验,阐明了通过控制门极电压来调节IGBT并联时静态均流的机制,进而分析了该机制的可行性.     

大功率IGBT高频逆变电焊机的研究

对IGBT高频逆变电焊机进行了较为详细的分析和计算,对系统地构成,参数的选择,IGBT的驱动与保护,高频变压器的设计都作了分析和研究,并经过样机测试证明这些分析是切实可行的。     

基于感应电压的大功率IGBT模块结温检测研究

大功率绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块广泛应用于电力系统、机车牵引和风力发电等众多领域,其健康状态与可靠运行是电力电子系统关注的重点.IGBT结温检测是其可靠性分析与状态检测研究的关键.基于热敏感电参数(TSEP)法,分析了感应电压与结温之间的关系,通过实测建立了感应电压测量结温的三维模型,最后设计和搭建了基于H桥拓...     

IGBT关断瞬态过压击穿特性研究

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)过压击穿是一种常见的失效方式,由于线路和器件内部分布杂散电感,关断瞬态时会产生过大的电压尖峰从而引起过压击穿,通常误认为一旦发生过压击穿IGBT就会发生破坏性失效.针对此问题,基于IGBT结构和PN结雪崩电压击穿特性,从理论和实验出发研究了IGBT发生过压击穿时的工作特性和失效机理,说明了...     

大功率IGBT过压与过热的分析计算及其对策

结合150kVA超导线圈和锂电池-电容组合式SVG-APF的研制工作,首先剖析了IGBT的内部结构,详细讨论了杂散电感引起的过电压以及对容性母线的设计,最后分析了IGBT通态损耗和开关损耗引起的过热问题,给出了计算实例和实验结果。     

IGBT串联型电压源换流器的桥臂直通机理分析

应用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)串联组件是提高电力电子装置耐压最直接的方法,但将门极RCD有源均压电路应用于五段式空间矢量脉宽调制(SVPWM)的电压源换流器(VSC)时,可能会产生桥臂直通短路现象。从均压电路工作原理出发,分析IGBT均压箝位电容电压突增导致换流器桥臂直通短路的机理,并通过实验验证了该桥臂直通短路现象的存在,基于门极RCD有源均压的串联IGBT组件不宜用于五段式SVPWM的VSC中。     

一种大功率IGBT软开关驱动电路

针对单一阻值栅极驱动器的不足,分析了绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的开关特性,阐述了IGBT驱动电路的关键点,设计了一种基于复杂可编程逻辑器件(CPLD)多等级控制的大功率IGBT软开关驱动电路。最后通过双脉冲实验,分别对比了软开关驱动和3.3Ω,10Ω单一阻值驱动在控制IGBT开通和关断时的特性参数,验证了软开关驱动在某些特性参数方面具有明显的优越性。     

大功率IGBT栅极驱动电路的研究

在大功率IGBT应用系统中,脉冲变压器隔离的栅极驱动电路由于能得到相对较高的隔离电压,可实现较高开关频率等优点,被广泛应用。在高压大电流IGBT特性分析的基础上,从实践出发对IGBT驱动电路的影响因素做了深入的研究,并探讨了IGBT栅极驱动电路设计注意的几个问题。对很有实际应用价值的脉冲变压器隔离的IGBT栅极驱动电路及其相应芯片进行了分析研究。由此可以更深刻地理解IGBT的驱动电路及其影响因素,这对正确使用IGBT器件及其驱动电路的设计有一定的实用价值。     

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%。     

基于SiC MOSFET三电平Buck变换器电压尖峰抑制研究

SiC MOSFET工作频率高,温度稳定性好,应用于三电平Buck变换器中可以减小系统损耗,提高系统效率,但SiC MOSFET的高频特性会使其开关过程中的电压尖峰更为严重。针对该问题,分析了三电平Buck电路SiC MOSFET开关过程及瞬态电压尖峰产生机理;在传统的充放电型RCD吸收电路的基础上加以优化改进,设计了一种低损耗型RCD吸收电路作为电压尖峰抑制方法。首先,对充放电型RCD吸收电路和改进后的低损耗型RCD吸收电路的工作原理及损耗进行对比分析;其次,搭建了三电平Buck变换器实验装置,对吸收电容和电阻进行参数设计;最后,通过实验验证了低损耗型RCD吸收电路的有效性、参数设计的合理性;结合理论分析和实验结果表明,相比于带充放电型RCD吸收电路,带低损耗型RCD吸收电路的三电平Buck变换器具有更低的损耗。     

基于IGBT栅极疲劳机理的阈值电压可靠性模型研究

基于绝缘栅双极型晶体管(IGBT)栅极疲劳机理,提出采用阈值电压对IGBT健康状态进行监控的可靠性评估方法。该方法通过研究阈值电压随疲劳程度的变化规律。建立了IGBT阈值电压可靠性评估模型。仿真和实验验证了该模型的正确性与准确性。通过该模型可以对IGBT的健康状况进行准确评估。     

组合式电压互感器二次回路过电压抑制技术

针对目前电压互感器二次回路SPD产品存在的很多问题,论述了一种组合式过电压防护电路,可规避被雷击或操作过电压多次冲击后,SPD老化剩余电流增大的问题,同时在击穿失效后不会出现短路现象。     

基于零序电压调控的配电网不平衡过电压抑制方法

利用柔性接地装置解决配电网三相不平衡过电压问题时,常用的电流控制方法依赖对地参数及谐波电流的精确测量,应用困难。针对此,研究了不平衡过电压抑制方法中电压控制与电流控制的区别,设计了一种基于零序电压调控的不平衡过电压抑制方法。该方法在双闭环控制的基础上,采用内环比例-积分（PI）加外环一阶惯性环节的控制策略,无需测量系统对地参数及谐波电流即可实现不平衡过电压抑制,性能得到进一步提升。仿真结果证明了该方法的动态性能和稳态性能良好,能够在各种情况下准确抑制不平衡过电压。     

背靠背功率模块中IGBT的关断过电压抑制

IGBT的关断过电压一直是变流器设计中备受关注的重要课题.本文对IGBT关断过电压的产生原因及吸收电路抑制方法进行了分析,在背靠背变流器系统开发中采用了一些有效抑制IGBT关断过电压的措施,并通过双脉冲试验进行了测试验证.结果表明,本系统中通过加吸收电容有效抑制了IGBT的关断过电压,能够满足应用于该背靠背变流器安全运行的需求.     

IGBT的开关过电压保护电路研究

分析了ＰＷＭ逆变器开关过电压吸收电路的工作原理，推导出吸收电路的参数计算公式，并给出设计实例和实验结果。     

基于改进非零矢量脉宽调制的三相逆变器共模电压抑制方法

三相逆变器的电机驱动系统会产生较大的共模电压,其对电机的危害巨大,传统脉宽调制(PWM)共模电压抑制方法忽略了死区的影响。为使得永磁同步电机三相PWM逆变器输出的共模电压得到有效抑制,在分析传统共模电压抑制方法的基础上,提出了一种基于改进非零矢量调制方法。该方法能较好地消除加入死区时间后逆变器输出的共模电压尖峰。利用仿真软件验证了所提方法的有效性。