并联IGBT模块静动态均流方法研究

IGBT模块在电力电子技术中得到了越来越广泛的应用,在大功率应用中为了扩大电流容量,会将开关器件并联使用。IGBT模块并联使用时的主要问题是静态不均流和动态不均流,基于IGBT模块的输出特性曲线,建立了并联IGBT模块的静态模型,分析了影响静态不均流的主要因素,通过调整栅压法及外加阻抗法改善了静态不均流;基于IGBT模块的分布参数模型,建立了并联IGBT模块的动态模型,分析了影响动态不均流的主要因素,通过栅极电阻补偿法改善了动态不均流,并提出了一种基于模块参数的主动门极控制均流方法。文中两只IGBT模块(1 200 V/300 A)并联的实验研究证明了模型的正确性和静动态均流方法的有效性。     

大功率IGBT模块并联均流问题研究

介绍了IGBT扩容的并联方法,分析了导致IGBT模块并联运行时不均流的各种因素,提出了相应的解决措施,并进行了仿真分析和实验验证。     

大功率IGBT模块并联使用中动静态均流特性研究

介绍了IGBT扩容的并联方法 ,分析了IGBT模块并联运行时导致不均流的各种因素 ,提出了相应的解决措施 ,仿真分析结果证明了栅极电阻补偿方法的有效性。     

基于电路拓扑的IGBT并联均流方法

随着市场对大功率电力电子变流器需求的与日俱增,绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar tran-sistors,IGBT)的并联技术已成为大功率设计应用的解决方案之一。针对现有的一些解决IGBT并联均流措施存在的问题,在详细分析外加电感对动静态均流影响的基础上,提出了一种基于电路拓扑的两电平电路中的IGBT并联均流方法,该方法需要添加1个额外的直流侧二极管和2个μH级的电感,降低了开关的开通损耗,不需要设置死区,且短路保护实现容易。同时,针对该方法带来的IGBT关断过电压第2尖峰抬高的问题,提出了一种改进的电路拓扑结构,利用额外的电容-二极管-电容(CDC)网络来解决IGBT关断过电压的第2尖峰抬高的问题。试验结果表明了该种方法的正确性、有效性和可行性,为大功率电力电子变流器的扩容提供了较理想的选择方案。     

大功率IGBT模块串联动态均压的研究

绝缘栅双极型晶体管IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)的串联使用是一种较为有效的提高耐压的方法。作为电感储能型脉冲功率系统中的主断路开关,IGBT串联组合会在开关的动作瞬间在各串联模块两端出现动态不均压的现象。工程应用中,各串联IGBT栅极驱动信号的不同步是导致动态不均压的主要原因。文中分别从负载侧被动均压和栅极侧主动均压对驱动信号的同步性补偿作用进行了理论分析和实验验证,结果表明均可以达到很好的动态均压效果。在此基础上提出利用阻容二极管有源均压法实现多个IGBT模块的串联应用,仿真验证了该方法在3个IGBT串联应用中的可行性。对工程实际应用具有一定的参考意义。     

并联功率端口不均流对IGBT模块热特性的影响

针对大功率IGBT模块在短路极端运行条件下的可靠性问题,将器件的功率端口不均流现象和由此产生的动态结温变化进行综合分析。首先,通过实验对英飞凌某型3 300 V/1 500 V IGBT模块在短路条件下的并联端口均流特性进行测试,进而得到不同功率端口的功率损耗。其次,采用有限元法构建IGBT模块的热模型,进一步研究功率端口不均流对IGBT芯片瞬态热特性的影响。研究结果表明,短路条件下的端口电流差异可达1 500 A,其导致IGBT结温相差11℃左右,进而增加器件发生瞬时热失效的风险。研究结论可为功率半导体器件的优化设计提供指导。     

开关电源模块设计及其并联均流研究

提出了一种基于CAN总线控制的直流软开关电源并联系统,其中电源模块采用加箝位二极管的零电压开关(ZVS)软开关拓扑,并联系统采用基于CAN总线通讯的自动选主主从均流法,控制系统以TMS320F2812型数字信号处理器(DSP)为核心,并采用Bang-Bang+比例积分微分(PID)控制算法。在实验样机中电源模块顺利实现了软开关,筘位二极管有效抑制了输出整流管的电压振荡与尖峰,提高了电源模块的可靠性;基于CAN总线的自动选主算法与均流算法实现了并联系统的自动主从设置,达到了冗余控制的目的,且均流不平衡度小于3%,获得了很好的均流效果。     

开关电源模块并联均流系统的研究

随着软开关PWM和并联均流技术的发展,大功率、高性能的高频开关电源的研究和开发已成为电力电子学的主要研究领域.对开关电源模块并联均流控制方法进行了分类,并对不均流的原因进行了详细的分析.重点对最大电流均流法进行研究和分析,依据此法设计了简单实用的均流控制电路并进行仿真和硬件试验,最后给出了电源模块的仿真波形和电源系统并联运行的测量数据,试验证明了理论分析的正确性和均流电路设计的合理性,具有一定的实用价值.     

基于器件内部参数差异的大功率IGBT并联均流控制方法

由于制造工艺和器件老化等原因,不同IGBT模块之间的阈值电压会存在一定差异,并对动态不均流产生很大影响.针对此问题,首先分析了阈值电压差异对并联均流的影响机理;然后建立了阈值电压差异与开通延迟时间之间的量化关系;最后以大功率IGBT模块并联为测试对象,通过对驱动延迟时间进行补偿的方法进行双脉冲测试,验证该方法的有效性....     

改进型开关电源模块并联均流控制技术

针对当前均流技术的特点,在双环控制的基础上加入了均流环控制,在MATLAB/SIMULINK下建立了并联均流系统的模型,并分别对三环进行了设计,其中电压环采用模糊控制器,可以显著改善系统的动态性能,体现出鲁棒性强.仿真实验结果进一步验证了该控制策略的优越性和灵活性.     

基于IGBT并联技术的大功率PEBB模块研制

为了扩大电力电子装置的输出容量,可以对IGBT器件或者电力电子线路进行并联。前者在对功率密度、性价比要求较高的环境,如电动汽车、舰船和飞机上更为实用。在回顾前人对绝缘栅双极晶体管(InsulatedGateBipolarTransistorI,GBT)并联技术研究的基础上,解释了正温度系数IGBT适合并联的原因,总结了并联使用时的基本原则,然后提出了并联使用时的通用性评价指标。在此基础上,将电力电子积木(PowerElectronicsBuildingBlock,PEBB)的设计理念应用在IGBT模块并联中,构建了一个输出电流可以达到1.2kA,容量为1.4MW的PEBB模块。试验证明,提出的并联评价指标具有很强的可操作性,设计的PEBB模块也具有很强的实用性和很高的性价比。     

大功率IGBT并联运行时均流问题研究

绝缘栅双极晶体管(IGBT)的并联运行能够承受更高的负载电流,但同时也带来了动、静态的均流问题．从理论上分析认为导致动、静态不均流的主要因素是器件的饱和导通压降Uce(sat)不同引起的。提出了IGBT并联均流的措施,指出了构建IGBT并联电路的要点,以及应用栅极电阻补偿法进行均流,仿真分析验证了提出的方法措施可行。     

基于IGBT串联运行的动态均压研究

绝缘栅双极晶体管IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)串联运行易于实现IGBT的扩容,但同时也带来了不均压的问题。设计了以L,R为感性负载的实验电路,采用仿真软件PSpiee仿真分析出IGBT串联运行时动态不均压原因是吸收电路参数不一致、门极驱动信号延时不同、门极驱动电路参数不一致引起的。并提出了IGBT串联运行动态均压措施(选同型号IGBT、吸收电路参数与结构一致、门极驱动信号同步、门极电路参数一致)。     

基于EXB841的IGBT驱动与保护电路研究

针对EXB841典型IGBT驱动保护中存在的不足,文章提出了采用过流检测电路精确调整过流阈值,延迟电路识别虚假过流和过流锁定,采用外部成型电路提高负栅压和系统应用中及时的故障显示等改进方法。设计了相应的优化驱动电路,优化驱动电路在脉冲发生电源中得到应用。实际运行表明优化驱动电路克服了EXB841典型驱动的不足,改善了IGBT的驱动与保护性能,具有很好的实用性。     

基于驱动信号同步的串联IGBT动态均压方法

为解决由驱动信号不同步引起的多个IGBT串联动态电压不均衡问题,以实现串联IGBT在大功率高电压场合的应用。在研究国内外多种IGBT动态串联均压技术的基础上,采用同步变压器和端电压钳位电路相结合以实现动态电压均衡,并对其工作原理进行了说明。然后运用Saber仿真软件,建立串联IGBT的动态均压仿真电路。仿真结果表明,动态均压电路在IGBT串联运行时不仅能够很好地抑制IGBT驱动信号不同步造成的动态电压不均衡,而且能够使开关瞬态的过电压≤10%,确保了串联IGBT的安全运行。     

IGBT的低温特性及计算机仿真

研究了非穿通型(Non-PunchThrough,NPTI)GBT在77～300K之间的暂稳态特性。研究表明,低温环境下NPT-IGBT的通态压降、寄生PNP晶体管电流增益和关断时间均有减小,门槛电压和跨导增加。在总结并改进硅材料主要参数在低温区的温度模型基础上,分析了NPT-IGBT低温特性的物理机制,并实现其关键参数随温度变化趋势的计算机仿真,仿真结果与实验数据取得一致。     

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。     

DE类大功率高频逆变器研究与实现

提出了一种用于大功率高频感应加热的DE类软开关全桥逆变器,以此减小IGBT的高频开关损耗提高IGBT的工作频率。文章对DE类全桥逆变电路进行分析,并将电路分为四个状态,分别对每个状态电路和波形进行分析。全桥逆变工作在20 k W、6 0k Hz串联谐振状态下,实验结果证明DE类软开关能实现提高IGBT的工作频率,并将开关损耗控制在合适的范围。