基于IGBT并联技术的大功率充电机研制

为满足电动汽车对充电机大电流输出、高功率密度及高性价比的要求,应用静、动态均流对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)并联技术进行理论分析。结合移相全桥技术,设计了一款3只IGBT并联使用的大电流输出智能充电机。实验及实际应用表明,该设计运行可靠,各项指标满足要求,且成本较低,具有很强的市场竞争力。     

高压大电流(4500V/600A)IGBT芯片研制

提高绝缘栅双极晶体管(IGBT)单芯片电流容量,对减小封装器件芯片并联数、简化封装结构、改善芯片均流至关重要.该文基于高压、大电流、高可靠性IGBT应用需求,通过高压IGBT芯片坚强元胞设计及其协同控制技术实现了元胞之间的开关同步,通过光刻拼版技术解决大尺寸芯片的工艺制造,通过单芯片压接封装验证了大尺寸芯片设计及其性能...     

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模块并联动态均流研究

绝缘栅双极型晶体管IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）的并联组合作为电感储能型脉冲功率系统中的主断路开关,就会在关断大电流时出现各并联模块的动态不均流现象。工程应用中,各IGBT模块门极驱动信号的不同步是导致该不均流的主要原因。文章分别就栅极电阻补偿法和脉冲变压器法对驱动信号的同步性补偿作用进行了理论研究和两个IGBT模块并联均流的实验验证,结果表明两种方法均可以达到很好的动态均流效果。然后在对比分析两种方法的基础上提出了利用脉冲变压器级联可以实现多个IGBT模块并联驱动信号的补偿,通过计算机辅助设计软件PSPICE仿真验证了该方法在三个IGBT模块并联使用时的有效性。     

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。     

一种IGBT并联模块用交流母排的设计方法

将多个IGBT模块并联以提升电流容量的设计方案广泛应用于电力电子设备中,为了保证设备长期安全运行,IGBT并联模块的均流问题是一个设计难点。从电路模型的角度分析了IGBT模块并联支路上交、直流母排杂散电感对均流性能的影响,提出了一种在直流母排结构不对称前提下,通过调整交流母排结构改善均流效果的设计方法。以车用电机控制器W相用IGBT并联模块为研究对象,设计了并联模块的交流母排结构,实验结果验证了该设计方法的有效性。     

直流断路器半导体组件内母排电感对并联IGBT关断特性的影响及其结构优化

大功率绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)混合式高压直流断路器是适应多端柔性直流输电工程发展的关键装备,优化断路器半导体组件内IGBT故障大电流的关断特性进而确保器件安全可靠运行是断路器工程的重要部分。文章围绕组件内杂散电感对IGBT关断瞬态电压峰值、关断损耗和并联IGBT间关断动态均压、均流特性的影响,对组件的母排结构进行了优化设计。通过实验和仿真对比研究可得:采用将2组缓冲RCD分散、对称布置于并联IGBT两侧的方式设计的母排结构可更大程度优化并联IGBT的关断瞬态特性,但采用将单组缓冲RCD布置于并联IGBT中间的方式可在满足器件安全可靠运行条件的同时提高经济性,更适合工程应用。该研究结论可为基于并联IGBT的直流断路器组件中母排结构设计及优化提供技术指导。     

基于对偶原理的IGBT并联均流缓冲电路研究EI北大核心CSCD

多个绝缘栅双极型晶体管(insulategatebipolar transistor,IGBT)并联是大功率电力电子应用领域提高设备电流等级的一条重要途径,而实现IGBT之间的并联均流则是保证其安全稳定运行的关键。文章在对IGBT串联均压缓冲机理研究的基础上,从在IGBT两端并联电容可降低电压变化率的原理出发,推断出可通过串联电感来抑制IGBT电流的变化,进而应用对偶原理构建出一类基于串联电感的并联均流缓冲电路及其改进型拓扑。结合模态图从理论上分析新型缓冲电路工作原理,发现所提出IGBT并联均流缓冲电路具备结构简单、易于实现的优点,还兼具静态和动态均流效果。仿真和实验表明所提出方法可以有效抑制过电流,降低电流不均衡度。     

压接型IGBT芯片的参数分散性对其并联时开通均流的影响

压接型绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)的多芯片并联技术已成为大功率器件设计的核心之一,而并联压接型IGBT芯片的开通均流问题因续流二极管反向恢复的存在需被重点关注。为研究压接型IGBT芯片的参数分散性对其并联时开通均流的影响,文中首先根据IGBT单芯片的开通机理和波形揭示芯片参数对IGBT开通各个阶段内集电极电流变化的影响规律;其次,通过统计直方图获得IGBT芯片阈值电压和饱和管压降等参数的正态分布特性,提出多芯片并联开通过程中集电极电流分布的统计分析方法,掌握并联IGBT芯片的参数分散性对其开通过程中电流分布的定量影响规律,推导开通过程中芯片电流的计算公式;最后,在并联双芯片的双脉冲实验中验证所得结论的有效性,提出调节阈值电压与跨导的比例以及控制饱和管压降的极差等筛选策略。本文的研究成果可以为并联压接型IGBT芯片的参数筛选提供理论指导和数据支撑。     

交错并联LLC谐振变换器的研究

LLC谐振变换器可实现软开关,近年来被广泛应用。但单路LLC变换器输出电流纹波大,输出滤波电容往往需要多只电容并联,对系统的体积、重量和寿命带来了很大的挑战。为解决输出电流纹波较大的问题,可采用交错并联技术,但谐振元件参数的误差使得LLC谐振变换器并联时难以均流。研究了加入输出均流电感实现两路均流的方案,通过计算验证了均流电感的均流原理,仿真分析和实验结果证明了理论分析的正确性。     

可调低压大电流输出DC—DC变换器研究

文章研究了输出电流电压可调的低压大电流DC-DC变换器的实现技术。在分析比较并联双管正激变换器两种交错并联方式优缺点的基础上,采用了在输出电压侧并联的方式,提出了只用一个电流互感器交错采样,实现两路交错开关,并且输出均流的电路方案。分析了变换器的工作模态,研究了变压器、电感等功率电路参数对均流性能的影响,给出了实验结果。     

新型模块化UPS并联数字均流控制技术研究

较详细地阐述了一种模块化UPS并联系统的数字均流控制技术,给出了并联系统的结构,通过对并联系统环流、功率调节特性、并联系统数字功率检测技术分析,得到一种新型的功率检测方法.通过对并联系统的瞬时平均电流和各个逆变模块的输出电流检测,并对这两个电流进行分解,以电流的分解量进行反馈调节控制输出电压幅值和相位,以实现模块化UPS并联系统的均流控制,实验结果证明了该控制技术的有效性.     

DC/DC模块电源并联研究

介绍了直流变换器模模并联及其均流问题。从模块输出特性角度分析了CCM工作模块不能直接并联，而必须采取均流措施；从模块输出特性和能量角度分析DCM工作模块可以直接并联，且能自然实现各模块间均流。用4个DCM工作Buck电源模块交叉并联实验证实了这一结论。     

模块化UPS并联的新型数字均流控制技术

为实现并联UPS系统中负载电流的均分和环流的抑制,阐述了一种应用于模块化UPS并联系统的数字化控制均流技术。给出了并联系统的结构;通过分析并联系统环流、功率调节特性、并联系统数字功率检测技术,得到一种新型的功率检测方法;检测和分析并联系统的瞬时平均电流和各个UPS模块输出电流,再反馈调节分别控制输出电压幅值和相位以实现其均流控制。实验证明该环流抑制控制策略可获得良好的并联均流特性,方案简洁、实用。     

输入串联输出并联的直流变换器控制策略研究

输入串联输出并联型直流变换器能降低开关管的开关应力,适用于高输入电压、大功率的直流变换场合。为了保证该变换器的可靠工作,必须确保其输入分压电容均压和输出电流均流。文中首先从能量的角度出发,分析了输入串联输出并联型直流变换器的输入均压和输出均流之间的关系,指出输出均流控制不能保证输入均压,而输入均压控制可以确保输出均流;然后提出一种新的输入均压的控制方法,在保证输入均压和输出均流的同时,该方法可以实现输入电压的均压控制与输出电压的调节相解耦,有利于分别独立设计各个输入电容电压和输出电压的闭环控制,同时交错控制下的电流纹波抵消效应使输出滤波电容得到了减小;仿真和实验结果验证了该方法的有效性。     

Circuit theory of paralleling switching converters

This paper studies the various paralleling styles for dc–dc switching converters from a circuit theoretic viewpoint. The study begins with a systematic classification of the types of parallel‐connected dc–dc converters. In the classification, converters are modeled as current sources or voltage sources. From Kirchhoff's laws, the possible connection styles for paralleling current sources and voltage sources are derived, leading to the identification of three types of configurations for paralleling dc–dc converters. Then, control arrangements are classified according to the presence of current‐sharing and voltage‐regulation loops. Moreover, detailed operating principles with and without a current‐sharing loop for the three basic paralleling connections to obtain both current sharing and voltage regulation are given. Applying small‐signal analysis to the practical circuits, the inherent characteristics of each scheme are expounded. The roles of the current‐sharing loop and origins of current‐sharing errors are highlighted. Characteristics for all the schemes are obtained in terms of their performances in current sharing and voltage regulation. Finally, an experiment prototype is built to validate the analysis. The results clearly show the properties of the various paralleling schemes. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

组合式交流变换器研究

输入串联、输出并联变换器,能降低变压器输入侧开关管的电压应力和输出侧开关管的电流应力,适用于高输入电压、低输出电压电能变换场合.基于模块化思想,提出了一种输入串联、输出并联组合式电流源高频环节交流变换器,研究了其工作原理和控制策略,此控制策略实现了该变换器的均压均流控制.通过样机实验验证了输入串联、输出并联电流源高频环...     

EAST 快控电源灰色预测均流控制研究

应对超导托卡马克核聚变实验装置中等离子体的垂直位移快控电源大电流快速响应的要求,使用多组逆变单元并联运 行方式。 为克服电压模式下各支路参数不同导致各支路输出电流的不一致性,提出基于灰色预测模型的均流控制策略,用其预 测下一刻电流上升率,实时动态调整各支路脉冲宽度调制(PWM)占空比,实现快控电源的均流控制。 仿真与实验结果表明,基 于灰色预测模型的均流控制策略使得各支路输出电流具有较好的一致性,验证了该算法在 EAST 快控电源上应用的可行性和 有效性。     

输入串联输出并联直流变换器建模与解耦控制

输入串联输出并联直流变换器系统(Input-Series Output-Paralleled，ISOP converter)十分适用于高输入电压大功率场合。每个DC-DC模块输入电压均分、输出电流均流是其正常工作的关键。本文提出的一种新颖的输入均压控制方法，在确保模块输入电压均分、输出电流均流的同时，使得控制各个模块输入电压的同时不影响输出电压的调节，有利于分别独立设计输入电压控制闭环和输出电压的控制闭环。本文选择全桥(Full Bridge，FB)变换器作为基本的DC-DC模块，建立了FB-ISOP小信号数学模型，基于该控制方案将整个FB-ISOP解耦为多个单输入单输出的控制闭环。并以两个全桥输入串联输出并联为例，给出了闭环调解器的设计方法。论文最后给出了实验验证。     

一种直流电源模块并联运行均流方法

电源模块间的并联运行均流控制是实际应用中常见的问题。针对电源模块并联运行均流控制中存在的均流精度不高、稳定性差、抗干扰能力低的问题,提出了一种电压环结合双电流环进行均流控制的方法。对直流电源模块的输出电压进行采样,形成外电压环,稳定输出电压。利用最大电流均流的方法对模块输出电流进行均流控制,形成外电流环。各模块主电路电流经过采样电路连接到处理器形成内电流环,保证输出电流和均流的精度。电压环和双电流环经过处理器的调制,产生脉宽调制(PWM)对各个直流电源模块进行控制。通过仿真分析和2台4 000 W样机测试,验证了电压环和双电流环控制的均流方法具有均流精度高、稳定性好、抗干扰能力强的优点。