阻抗源逆变器缓冲电路分析与设计

对于功率较大的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)装置,线路寄生电感较大,IGBT关断时的电压变化率和过冲电压很容易损坏功率器件。抑制过冲电压,除了采用低感母排减小寄生电感外,还需要缓冲电路。通过分析阻抗源逆变器工作特性,针对线路杂散电感会造成直通和非直通转换时存在电压尖峰的问题,提出一种适用于阻抗源逆变器的缓冲电路,该电路有效抑制了IGBT关断时的电压变化率和过冲电压,大大减小了母线电压尖峰,提高了变换效率。仿真和实验波形证实了缓冲电路的可行性。     

三相逆变器中IGBT的几种驱动电路的分析

对几种三相逆变器中常用的IGBT驱动专用集成电路进行了详细的分析，对TLP250、EXB8系列和M579系列进行了深入的讨论，给出了它们的电气特性参数和内部功能方框图，还给出了它们的典型应用电路。讨论了它们的使用要点及注意事项。对每种驱动芯片进行了IGBT的驱动实验，通过有关的波形验证了它们的特点。最后得出结论：IGBT驱动集成电路的发展趋势是集过流保护、驱动信号放大功能、能够外接电源且具有很强抗干扰能力等于一体的复合型电路。     

储能逆变器用T型三电平IGBT模块寄生参数分析

首先讲述了250 kW和500 kW储能逆变器产品拓扑方案和IGBT模块选型。然后,详细说明了T型三电平的双脉冲测试方法,以及利用双脉冲测试方法对IGBT模块内部电路的寄生参数进行测量和计算的原理,进一步验证了该原理的可行性,并据此画出了IGBT模块带有寄生参数的等效模型。最后,分析了其寄生参数对双脉冲测试结果的影响,给出了修正办法。这里所描述的原理和方法对真实评估IGBT模块在各种工况下的安全性能具有重要的意义。     

基于M57962AL芯片的大功率IGBT驱动与保护设计

根据大功率绝缘栅双极型晶体管(IGBT)对驱动电路和保护的要求,提出一种基于M57962AL的实用型大功率IGBT驱动电路及其保护的设计方案,该设计方案选取IGBT输出特性曲线的拐点作为短路保护阈值点,可有效防止误保护。以FF1200R17KE3_B2为例,根据提出的设计方案设计合适的驱动参数、保护参数及外围电路。通过短路保护测试及大功率实验结果验证该驱动电路具有良好的驱动和保护能力。     

7.5 kW电动汽车碳化硅逆变器设计

第三代功率半导体碳化硅SiC(silicon carbide)具有高耐压等级、开关速度快以及耐高温的特点,能显著提高电动汽车驱动系统的效率、功率密度和可靠性。首先,设计了两电平三相逆变器主电路和带有保护功能的隔离型驱动电路,使用LTSpice仿真分析了门极电阻对驱动性能的影响;其次,建立了逆变器的功率损耗与热阻模型,使用Icepak对散热器进行了散热分析;再次,讨论了PCB板寄生参数对主电路和驱动电路的影响,并提出了减少寄生参数的措施;最后,采用CREE公司的1 200 V/40 mΩSiC MOSFET制作了1台7.5 kW的实验样机,并给出了测试结果。     

三相三电平逆变装置全系统电路仿真模型研究

针对大容量三相三电平逆变器原理性仿真中一般没有考虑复合母排的分布式结构、逆变器交流输出铜排及电力电缆的传输线参数、负载感应电机的高频电路参数等,从而不能准确反应吸收电容、功率开关管、滤波器等器部件安装位置对全系统性能的影响,不能有效指导相关器部件设计的问题,结合仿真和实验提出一种三相三电平逆变器建模方法。通过建立电容母排、传输母排和IGBT母排的多端口电路模型,考虑逆变器柜内输出铜排与交流输出电力电缆传输线参数,提出一种三相感应电机的高频电路模型及其参数测量方法,在此基础上对三相三电平逆变器进行了全系统仿真建模和试验验证。利用三相三电平逆变器全系统仿真模型及建模方法,可指导复合母排、吸收电容、交流输出滤波器、熔断器等器部件的工程设计。     

一种适用于大容量中点钳位型三电平逆变器的绝缘栅双极型晶体管吸收电路研究

绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT),关断过压问题始终是设计者亟待解决的主要问题。单单依靠合理的多层复合母排设计不足以消除中点钳位型(neutral point clamped,NPC)三电平IGBT逆变器大换流路径杂散电感所引起的IGBT关断电压尖峰。因此,必须设计有效的IGBT吸收电路。该文将Undeland吸收电路在NPC三电平逆变器中进行扩展应用,结合NPC三电平逆变器运行模式,详细分析LRCD吸收电路工作原理。研究LRCD吸收电路与逆变器电路性能之间的定量关系与影响,给出了数学表达式,提出吸收电路参数设计原则。通过仿真与实验验证了分析与参数设计的正确性。将LRCD吸收电路成功应用于1.4MW级NPC三电平逆变器原理样机。研究结果表明,LRCD吸收电路在NPC三电平逆变器中实现了主开关器件IGBT和钳位二极管的"软"开通与"软"关断,通过对吸收参数的合理设计能够定量的控制主开关管的开通电流的变化率(di/dt)和关断电压的变化率(dv/dt),有效抑制开关器件的关断过压尖峰,优化开关管的瞬态特性。该吸收电路适合大容量NPC三电平IGBT逆变器应用。     

三相逆变器数字孪生系统的参数辨识研究

电力电子变换器的参数辨识能提升系统控制和运行效果,然而传统的参数辨识方法难以同时辨识多组参数且辨识结果精度较低。针对此问题,提出了基于数字孪生的三相逆变器参数辨识方法。首先,构造出数字孪生三相逆变器,包括利用Runge-kutta库塔方法建立三相逆变器主电路的数学模型和控制器离散模型。然后,利用自适应粒子群优化算法更新并优化数字孪生逆变器的电路参数,直至数字孪生逆变器和物理逆变器相应的电路参数相同。最后,通过仿真和实验验证了所提参数辨识方法的有效性。结果表明,该方法在稳态与动态条件下均能快速地辨识出物理逆变器的电感、寄生电阻和开关管内阻参数,辨识结果的相对误差在2%以内。     

交流逆变器中IGBT的驱动与保护

系统介绍逆变器中IGBT的驱动与保护技术,给出了IGBT对驱动电路的要求,介绍了三菱公司的IGBT驱动电路M57962L以及IGBT的过压、过流、过热保护等措施.这些措施实用性强,保护效果好.     

交流逆变器中IGBT的驱动与保护

系统地介绍了逆变器中IGBT的驱动与保护技术,给出了IGBT对驱动电路的要求,介绍了三菱公司的IGBT驱动电路M57962L以及IGBT的过压、过流、过热保护等措施。这些措施实用性强,保护效果好。     

交流逆变器中IGBT的驱动与保护

系统介绍逆变器中IGBT(绝缘栅双极晶体管)的驱动与保护技术,给出了IGBT对驱动电路的要求,介绍了三菱公司IGBT驱动电路M57962L及IGBT过压、过流、过热保护等措施。这些措施实用性强,保护效果好。     

压接式IGBT器件封装结构对并联芯片开通电流的影响与抑制

对于压接式IGBT器件,封装结构引起的寄生参数不一致将导致开通瞬态过程中并联IGBT芯片的电流分布不一致,使部分芯片在开关瞬态过程中的电流过冲太大,从而降低了开通性能。采用寄生参数提取、电路建模仿真以及实验验证的方法,首先在压接式IGBT器件各并联芯片驱动回路参数一致的条件下,研究了发射极凸台布局对并联芯片开通电流一致性的影响。其次,在发射极凸台布局完全对称的情况下,研究了栅极PCB板不对称布局对各并联芯片开通电流一致性的影响。最后,提出了一种可以改善各并联芯片开通电流一致性的双针+双层PCB板的驱动结构,并分析了该结构的均流效果。     

寄生电阻对有源箝位Z源逆变器的影响

研究了一种高增益Z源逆变器的主电路寄生电阻对电路性能的影响。以有源箝位软开关变压器型准Z源逆变器SSTZSI(soft-switching trans-Z-source inverter)为例,运用状态空间平均法建立了电路模型,推导出寄生参数影响下逆变器直流链升压比和效率表达式,分析了逆变器电压增益、工作效率与各元器件寄生电阻的关系。在具体的功率等级下,通过仿真测试以及实验验证了电压增益、工作效率与寄生参数的关系,主电路寄生电阻对电路效率影响明显,尤以电感一次侧ESR为盛。为电路设计及优化提供了理论依据。     

基于碳化硅功率器件的光伏逆变电路设计

文中基于对碳化硅(SiC)功率MOSFET器件的理论研究,设计了用于大功率光伏逆变的ZVT PWM Boost逆变器电路。针对基本的逆变器电路结构并结合ROHM公司的SiC功率器件特性,优化了电路中的其他元器件参数。针对逆变器主电路结构以及实际光伏逆变过程中的需求,确定了驱动芯片选型和电路模块的拓扑结构。最后文中使用Or CAD Capture CIS软件对逆变器的主电路和控制驱动电路模块进行模拟仿真,验证了逆变器的功能。所设计的逆变器仿真结果表明,其效率为98.15%,与Si基的IGBT电路相比在效率方面提高了3.15%。     

基于三相电流残差的功率管多管开路故障诊断

牵引逆变器是电力牵引交流传动系统的重要组成部分,它的可靠性直接影响着机车的安全稳定运行,其主电路功率管(IGBT)是最易发生故障的部分。针对IGBT的多管开路故障,提出了一种基于三相电流残差的多管开路故障快速在线诊断方法;通过分析牵引逆变器在正常条件和各开路故障类型下的三相电流,得出了发生多管开路故障情况下的三相电流残差特征;利用控制系统中的电流给定信号重构参考三相电流与实测电流进行运算,并根据三相电流残差特征进行故障定位。最后给出了半实物实验结果,验证了该诊断方法能够快速实现IGBT单管及双管开路故障诊断,且不受闭环控制和负载扰动影响。     

软开关技术三相PWM逆变器及效率的分析研究

首先对一种软开关技术三相PWM逆变器电路的工作原理及实验验证结果进行了介绍和分析。然后用对比的方法对文中讨论的软开关逆变器电路的功率损耗及工作效率进行了详细的数学描述 ,给出了开关器件及由其构成的逆变器功率损耗的简化数学模型。最后在一个驱动三相电动机的逆变器实际电路中对相关的数学分析结论进行了实验验证 ,实验结果完全验证了文章中的理论分析结果     

对IGBT逆变器吸收电路的改进与仿真

本文在分析了传统IGBT逆变器吸收电路特点和工作原理的基础之上,结合IGBT在高频应用场合的开关特性,对传统IGBT逆变器吸收电路进行了改进.经过改进的IGBT逆变器吸收电路能够通过改变放电回路的放电电容,缩短吸收电容放电时间,在不降低吸收过电压效果的基础上,提高IGBT的工作频率,满足了IGBT逆变器在高频应用下的要求.最后,通过理论分析和电路仿真,验证了改进型吸收电路的有效性和适用性.     

压接型IGBT封装寄生参数对芯片开通过程中的均流影响分析

在压接型绝缘栅双极型晶体管(press-pack IGBT)模块内部,封装寄生参数会对芯片开通过程中的均流产生影响,找出影响较大的寄生参数并在封装设计时加以改进就显得十分必要。在分析压接型IGBT模块中封装寄生参数来源的基础上,根据有限元软件对封装寄生参数的提取结果,初步建立封装电路模型。以典型的电力电子变换电路Boost电路为例进行仿真,分析压接型IGBT模块的封装寄生参数对模块内部开通过程中均流的影响。仿真结果表明,不同的寄生参数对模块内部均流特性的影响不同,初步找出影响较大的寄生参数,并为封装设计提供参考。     

电动汽车充电与驱动集成化拓扑

针对功率等级较高的电动汽车提出一种充电与驱动集成化拓扑。通过共用相同的电力电子器件将充电系统和电机驱动系统相集成。该集成拓扑结构中充电系统采用一种基于磁组合变压器的三相输入组合式全桥变换器。充电系统中的三个单相桥式变换器可以重构成双逆变器。将双逆变器和阻抗源网络相结合驱动开放式绕组感应电机。充电模式和驱动模式通过相应的切换开关实现。在实际工程应用中,集成拓扑连接导线较长,寄生参数对电路的性能影响就会较大,因此采用了一种缓冲电路。所提集成化拓扑具有功率因数高、电气隔离、单级升/降压、可靠性高以及自容错能力等优点。仿真和实验结果验证了该集成化拓扑结构的可行性。     

混合IGBT模块开通振荡影响因素分析及抑制

首先就门极驱动对开通振荡的影响因素进行分析和研究,使用了不同的门极驱动电压和门极充电电流进行混合绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块的开关测试,发现仅改变门极驱动参数不能明显减小开通振荡的持续时间。在此基础上进一步提出了一种用阻尼电路抑制开通振荡的方法。通过理论分析和实验验证了阻尼电路可以有效地加快开通振荡的衰减,同时不会使开通电流过冲和损耗明显增加。结合阻尼电路和有源驱动方法可以令使用混合IGBT模块的系统获得更好的电磁兼容性能。