大容量变流器中IGBT关断过电压抑制技术研究

随着抽蓄机组向着更大系统容量方向的发展,需要大容量的变流器与之配套,大容量变流器对高压、大容量绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块的封装特性和电气性能也提出了更高要求,压接式IGBT具有高功率等级、易于功率阀组的搭建等优点,在大容量变流器中得到了成熟应用。受功率阀组主回路中杂散电感及IGBT反并联二极管浪涌电压的影响,IGBT在关断过程中会产生电压过冲,针对应用于300 MW级变速抽蓄机组的大容量变流器,通过双脉冲和仿真估算变流器功率阀组主回路中的杂散电感,提出了一种综合抑制IGBT关断过电压的方法,并在实际系统上验证了该方法的可行性。     

IGBT模块应用中过电压的抑制

寄生杂散电感会使超快速IGBT关断时产生过电压尖峰，通常抑制过电压的方法会增加IGBT开关损耗或外围器件的耗散功率。介绍了有效抑制IGBT关断中过电压的新方法。     

基于栅极控制的IGBT关断过电压研究

由于线路中杂散电感以及IGBT反并联二极管浪涌电压的影响,IGBT在关断过程中会产生过电压尖峰。通过对IGBT关断过程的分析,提出了一种新的IGBT过电压抑制方法,并通过pspice仿真以及实验验证了新的过电压抑制方法的正确性和优势。     

多弧离子镀IGBT逆变弧焊电源

介绍了一种ＩＧＢＴ逆变式离子镀弧焊电源的基本结构和工作原理，并对其电流控制，尖峰电压抑制措施及保护电路进行了讨论，提出了ＰＷＭ与ＰＦＭ综合控制方法和能量回馈型尖峰电压抑制措施。     

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...     

IGBT动态过电压失效的研究

绝缘栅型双极晶体管（IGBT）过电压击穿是一种常见的失效形式。由于电路中存在杂散电感,关断时会产生瞬间的高电压而引起动态雪崩击穿。通常误认为发生雪崩击穿是造成IGBT过压失效的根本原因。针对此问题,基于IGBT基本结构和PN结雪崩击穿原理,利用SilvacO软件仿真IGBT正向阻断以及关断瞬态时的电流密度分布,并从能量的角度深入分析得出过电压击穿的本质是结温过高引起的热失效,并从理论上给出了几种改进措施,为IGBT的正确使用与工艺改进提供理论参考。     

基于IGBT开关过程的变流器杂散电感分析方法

在IGBT关断的瞬态过程中,变流器杂散电感会使IGBT的集、射极之间产生较高的电压尖峰,从而造成较大的电磁干扰,甚至导致IGBT损坏。若能测量变流器杂散电感,则可在一定程度上预估该电压尖峰,并设计适当的缓冲电路。本文分析了IGBT开通和关断瞬态过程中各阶段的电压和电流,提出了一种优化的基于IGBT开关过程的大功率变流器杂散参数分析方法。通过双脉冲测试方法对西门康功率器件SKM400GAL176D的开关过程进行测试,获取其开通和关断瞬态过程曲线,利用前述方法计算出母排杂散电感。将计算结果与仿真软件提取结果、E4980A阻抗分析仪测试结果进行对比,验证了该方法的准确性与实用性。     

基于DSP的IGBT逆变TIG焊电源研究

研制了一台以TMS320F240型DSP为核心的数字化TIG焊机.通过DSP片内PWM模块编程产生驱动脉冲,并由前后级驱动电路驱动IGBT,以得到理想的输出电流.保护电路保护焊机不受过流、过热、过欠压的损坏.检测采样电路实时检测电流值并传递给DSP.DSP运用PI控制算法得到TIG的恒流特性.在此给出系统软件流程图.实验证明焊机具有电路简单,控制容易,工作可靠,易升级等特点.     

大功率绝缘栅双极型晶体管驱动器SCALE-2的研究与应用

对新一代智能化IGBT驱动模块SCALE-2的关键技术与SCALE-1进行了对比分析。重点对其短路保护原理和脉冲丢失检测提出了驱动器的应用要点,并给出内部电路原理图与实测波形。     

绝缘栅双极型晶体管升压斩波器的设计

介绍了一种用大功率绝缘栅极双极型晶体管(IGBT)模块SKM75GA L123D和驱动模块EXB840设计的直流升压斩波器。所设计的高频、大电流斩波器具有输出直流电压纹波小,性能可靠等优点。     

绝缘栅双极晶体管的设计要点

介绍了绝缘栅双极晶体管(IGBT)的基本结构和工作原理;讨论了IGBT各关键参数和结构设计中需要考虑的主要问题;分析了IGBT设计中需要协调的几对矛盾参数的关系以及影响IGBT可靠性的关键因素。     

高速集电极沟槽绝缘栅双极晶体管

在前期高速绝缘栅双极晶体管(IGBT)的基础上提出一种高速集电极沟槽绝缘栅双极晶体管(CT-IGBT)。该器件沟槽集电极与漂移区的内建电势差感应形成电子沟道而加快关断速度,且集电极沟槽具有不同于传统电场截止层(FS)的电场截止机制,并引入低浓度N型层以降低集电极沟槽对空穴注入的抑制作用。硅基材料有限元仿真结果表明,新结构CT-IGBT的关断下降时间比传统沟槽FS-IGBT少49%,且前者耐受的雪崩能量比后者高32%。因此,新结构CT-IGBT具有比FS-IGBT更优越的关断速度和强度,可应用于大功率高速电力电子系统。     

场终止型绝缘栅双极型晶体管的开关瞬态模型

新一代场终止型（field stop,FS）绝缘栅双极型晶体管（insulated gate bipolar transistor,IGBT）的仿真模型目前都是采用传统穿通型（punch through,PT）IGBT的建模方法,由于FS结构与PT结构在厚度、掺杂浓度等方面都存在很大的不同,不可避免的会存在较大的偏差。在对已有PT模型进行理论分析和公式推导的基础上,根据FS型IGBT的结构特点和工作机制,在场终止层内采用了大注入的假设条件,同时考虑基区内载流子的复合作用,提出了一种改进的FS型开关瞬态模型。通过2种模型仿真波形与实测波形的比较,验证了该模型具有更高的准确性。     

电力电子器件绝缘栅双极晶体管的应用与保护（续完）

3．2 IGBT栅极与发射极并接电阻R1 当IGBT栅极与发射极呈开路时,而在其集电极与发射极之间加上电压,随着集电极电位的变化,由于器件是一种MOS栅器件有其特征电容CRES（反转电容）存在（CRES=CCG）,使得栅极电位升高,引起IGBT的dv/dt开通,则C—E有电流流过。这时若集电极和发射极处于高压状态,可能会使IGBT发热甚至损坏。     

组合式绝缘栅双极晶体管的工作原理与特性

提出了一种新型MOS控制晶闸管,即组合式绝缘栅双极晶体管(CIGBT),它通过在公共的n阱和P阱内部串联MOSFET的阴极单元而形成.而n阱和P阱可产生一个特有的自箝位特征,可保证阴极免受任何过电压的冲击,进一步改善了其安全工作范围.仿真实验结果证明,CIGBT可大大改善IGBT的通态特性和开关性能.     

绝缘栅双极晶体管模块温度的快速求解算法

在绝缘栅双极晶体管(IGBT)模块的高效散热设计、变流器系统的长期可靠性评估等方面,通常需要了解IGBT模块温度,而现有模型及方法仿真耗时严重,难以实现IGBT模块温度的快速求解。针对该问题,文中借鉴直接法的思想,提出了一种新的IGBT模块温度快速求解算法。基于拟合及插值算法,推导并建立了IGBT模块功率损耗模型;基于电热比拟理论,探讨并建立了集中参数的IGBT模块等效Cauer传热网络模型,并将传热微分方程差分化;最终,在同一电路仿真器中构建出IGBT模块温度的快速求解算法。在两电平三相逆变器的算例中,通过与英飞凌IPOSIM的温度计算结果对比,表明文中算法最大误差为3.01%,且温度变化趋势与IPOSIM基本一致;通过与传统基于IGBT器件物理模型、热网络组件模型的计算时间对比,表明文中算法计算速度提高了近1 255倍。     

IGBT在励磁系统中的应用

随着电力电子技术的迅猛发展,IGBT（绝缘栅双极型晶体管模块）等大功率晶体管日益得到广泛应用。本文结合陕西华电蒲域发电有限责任公司1号发电机组励磁系统存在的问题,对IGBT在励磁调节中的工作原理、使用中应注意的问题进行了分析,并提出了解决办法。     

绝缘栅双极晶体管驱动模块EXB841的应用

针对绝缘栅双极晶体管（IGBT）的等效电路,阐述了IGBT允许承受的短路时间与饱和压降的关系。分析了功率模块IGBT驱动及保护问题,介绍了驱动模块EXB841的特点及其在应用中存在的问题,并给出了实际应用中的解决方法。通过40kVA、400Hz变频电源的研制应用,可以证明该方法具有很好的性能。