与GTR通用的IGBT驱动保护电路的设计

设计的IGBT驱动保护电路,通过降低栅压限制故障电流的幅值,延长了IGBT的短路承受时间,抑制了关断时的尖峰电压.同时此电路只需作稍微改动,也适应于GTR的驱动保护,使印刷电路板的设计具有通用性.     

IGBT过流保护电路设计

为解决绝缘栅双极性晶体管(IGBT)在实际应用中经常出现的过流击穿问题,在分析了IGBT过流特性和过流检测方法的基础上,根据过流时IGBT集电极电流的大小分别设计了过载保护电路和短路保护电路。过载保护电路在检测到过载时立即关断IGBT,根据不同的过载保护要求可实现持续封锁、固定时间封锁及单周期封锁IGBT的驱动信号;短路保护电路通过检测IGBT通态压降判别短路故障,利用降栅压、软关断和降频综合保护技术降低短路电流并安全关断IGBT。详细阐述了保护电路的保护机制及电路原理,最后对设计的所有保护电路进行了对应的过流保护测试,给出了测试波形图。试验结果表明,IGBT保护电路能及时进行过流检测并准确动作,IGBT在不同的过流情况下都得到了可靠保护。     

基于动态电压上升控制的EMI抑制方法研究

本文重点研究了电动汽车驱动系统中三相逆变器装置的电磁兼容问题,并对系统进行传导干扰抑制分析。采用新型的IGBT的动态电压上升控制,分析电路的控制原理和短路特性,利用Saber软件搭建仿真模型。通过与传统门极控制方法对比,采用IGBT有源门极控制动态电压上升控制方法对系统的干扰抑制效果较好。创新性的将动态电压上升控制方法应用于三相电路中,仿真实验证明了动态电压上升控制方法对于传导干扰的抑制研究具有重要意义。     

基于辅助谐振换流的新型ZVS-PWM升压变换器

提出了一种基于辅助谐振换流的新型ZCS-PWM升压变换器,即通过采用简单的有源辅助谐振网络实现了主、辅开关管的软开关,主开关管实现了零电压零电流开通、零电压关断,开关管电流电压应力小,辅助开关管实现了零电压零电流关断、零电流开通,特别适用于以IGBT作为开关器件的高电压大功率场合.以其在Boost变换器的应用为例分析了它的工作原理、软开关实现条件,给出了谐振参数的设计方法,该软开关设计思想可以推广到其他基本的DC-DC变换器中.制作了一台使用IGBT的3 kW-16 kHz的实验样机,通过仿真和实验验证了该变换器的有效性.     

移相全桥ZVS直流高压电源的仿真研究

针对60kV 20kHz直流高压电源的高频高压的特点,采用移相全桥ZVS主电路拓扑结构,减小了开关器件IGBT的开通和关断的电压电源应力,降低开关损耗。给出电源的主电路并利用SPB16.3对电源进行仿真分析,仿真结果显示开关管IGBT实现了软开关,降低了开关管的电压应力。     

一种IGBT驱动电路及保护的优化和研制

研制了一种针对大功率IGBT的驱动电路.对IGBT驱动电阻的位置进行了讨论,提出了一种新的IGBT开通、关断速度控制方式.驱动电路自身集成了开关电源.实验验证了该电路的各种功能,并给出了实验波形.     

面向IGBT主动驱动并联仿真研究

在分析IGBT模块瞬态特性参数的基础上,提出了一种基于IGBT开关状态识别机制的并联IGBT模块主动驱动方法,并采用混合电路仿真方式进行了验证,该方法通过监测各支路IGBT的驱动和集射极电压值,识别出模块当前工作状态下的参数值。提出的IGBT集电极电流锁相控制算法通过调整驱动信号的延迟,保证各IGBT模块开关动作的真正同步以均衡各支路上的电流。仿真实验验证了所提机制的正确性。     

航空交流固态功率控制器的研制

固态功率控制器（SSPC）是先进飞机电气负载管理中心的重要组成部分。根据实际需要,设计出一种实用的固态功率控制器。该控制器能够与上位机进行通信,接受上位机的控制命令,根据计算机发出的指令控制负载电流的通断,实现开关管的零电压开通,零电流关断。在电路发生故障时,能按反延时特性跳闸保护;当电路短路经过大电流时,控制器能立即关断电路;同时,控制器将电流状态和故障信号传给上位机。经过仿真和实际电路的调试,该设计是切实可行的。     

基于PWM斩波的交流调压系统设计

在介绍交流调压原理和开关型斩控式交流调压电路的基础上,系统采用STCl2C5608AD单片机产生PWM信号,通过驱动电路对IGBT开关管进行控制。最后给出了仿真及实验波形,结果表明,斩波控制交流调压器具有易滤波,输出电压、电流波形好的优点。     

低压Mosfet平台电压时间对图腾柱驱动电路拓扑影响对策研究

Mosfet平台电压时间是Mos管处于放大区的典型标志,Mos管不能很快进入开关状态,从而严重增加Mos管的开关损耗,导致Mos管发热量极大。针对上述问题,综合考虑图腾柱驱动电路的栅极电阻参数不同对Mosfet平台电压时间测量和Mos管关断期间浪涌电流di/dt对电容Cgs的影响,在保证系统稳定的前提下找出降低Mos管发热量的最佳平台时间。基于RLC串联谐振电路模型,适当增加Mos管栅极电阻来减少电容Cgs电压振荡,确保Mos管正常导通和关闭。设计并制作了电动车轮毂电机的低压Mosfet驱动电路实验样机,并做了相关的测试。实验结果表明:合适的平台电压时间降低了图腾柱驱动电路拓扑低压Mos管的发热损耗,开关管关断时候的di/dt明显降低,电路的整体效率得到提高。     

电压源换流器直流侧短路故障特性分析

电压源换流器直流侧发生故障时,其故障电压电流变化迅速,对系统造成了严重威胁。针对这一问题,从电力电子层面深入分析了电压源换流器直流侧短路故障中最为严重的两极短路故障过程。将故障过程分为3个阶段,推导了电容放电阶段直流电压、电流表达式,分析了不控整流初始阶段存在的两种情况,对不控整流稳态阶段提出了采用开关函数计算短路电流的方法。最后通过PSCAD/EMTDC环境下±10 kV直流线路两极短路故障模型的仿真计算,对理论分析进行了验证。研究结果表明,两极短路故障后电路的响应情况与短路阻抗大小相关,短路阻抗较小时需要直流断路器在极短的时间内切除故障,短路阻抗较大时则可以利用交流侧的保护装置对直流侧电压、电流进行动态监测,实现直流侧短路故障的后备保护。     

封装键合点对IGBT UIS失效的影响研究

为了解决绝缘栅双极型晶体管在实际应用当中的典型关断失效问题,对其在电感无钳位开关条件下的电压应力、电流应力、雪崩能力以及失效模式进行了研究。基于电感无钳位开关测试电路,着重探讨了UIS条件下IGBT的击穿机理。封装打线时将铝线分别键合于多个IGBT芯片发射极的不同部位,并基于自主搭建的测试平台,对该批初步封装的IGBT芯片进行了电感无钳位开关条件下的应力测试。最后提出了封装改进建议,避免封装键合点对于IGBT UIS失效的影响。实验结果表明:封装焊线在IGBT发射极金属所引入的横向电阻会导致IGBT芯片的并联元胞等效电阻不均匀,并使电流更易集中于封装键合点附近,最终导致IGBT芯片在UIS条件下的失效点均位于铝线键合点附近。     

基于加权最小二乘的变流器杂散电感提取方法

在功率变流器中,由于线路杂散电感的存在,IGBT关断瞬间会产生电压尖峰并对整个电路性能产生较大影响。准确分析提取线路的杂散电感,可以优化变流器系统的设计并提升变流器运行的整体性能。针对IGBT关断过程中因电流变化率不易准确提取使得杂散电感计算不准的问题,提出一种基于加权最小二乘法来计算杂散电感的优化方法,并通过电容两侧布局的拓扑结构进行分析。仿真和实验结果表明,该方法可以提高IGBT关断电流变化率线性化提取的准确度,降低线路杂散电感的计算误差。     

SiC MOSFET在Buck变换器中的应用

第三代功率半导体器件碳化硅MOSFET具有开关速度快、宽禁带、低功耗、导通电阻小、工作频率高和工作温度高等优点,已成为高温、高压、高频等特殊场合的理想器件。该文设计了一种SiC MOSFET的驱动电路,利用软件PSpice仿真测试SiC MOSFET的开关特性,以及驱动电阻对SiC MOSFET的影响。搭建Buck实验电路,测试SiC MOSFET和Si IGBT两种功率器件不同占空比对应的负载电压,以及不同的输入电压和开关频率对应功率器件的壳温。实验结果表明SiC MOSFET比Si IGBT开关速度快、开关损耗小以及负载电压误差小。     

基于IGBT斩波电路的大功率负载研究

介绍一种用于实际工程的大功率负载,该负载基于IGBT斩波电路。与传统模拟负载相比,该电路的特点是电流大,功率高。采用C8051F340产生占空比及保持时间可调的PwM波,用于调整电流大小。为IGBT设计了可靠的隔离电路,将CPU部分与IGBT部分隔离。设计了稳定的保护电路,可以避免IGBT烧毁。为IGBT并联选择了合适的均流电阻,控制其导通程度。选择高频率IGBT作为开关器件,使其工作在100KHz左右。利用单片机控制PwM的保持时间,保护IGBT的同时增加了测量的准确性。     

电动汽车用开关磁阻电机驱动系统的设计

设计了一种电动汽车用开关磁阻电机的驱动系统,论述了基于M57962L的IGBT驱动电路和电动汽车控制系统用开关电源的设计。实验结果表明,所设计的IGBT驱动电路驱动信号波形理想,可快速有效地开通关断IGBT;系统供电电源输出电压纹波小,工作稳定。     

IGBT暂态实时仿真模型

绝缘栅双极晶体管(IGBT)的暂态过程是关系到开关频率、电磁干扰、开关损耗的关键。为了实现对IGBT暂态的实时仿真,对IGBT的开通暂态和关断暂态过程进行分析,采用查表法在现场可编程门阵列(FPGA)中建立实时仿真模型。实验结果表明,仿真模型能够反映开关过程的尖峰电压、电流,准确度高、实时性好,验证了实时仿真模型的有效性。     

IGBT开关特性测试系统及瞬态特性分析

为了研究IGBT模块的开关瞬态特性,搭建一套基于LabVIEW的IGBT模块开关特性测试系统。对IGBT模块开关瞬态过程中的电压过冲进行了机理分析,并运用Saber仿真软件搭建双脉冲测试电路,仿真结果表明:电压过冲主要取决于测试回路中的杂散电感大小。测试电路经杂散电感优化后,通过搭建的IGBT模块开关特性测试系统进行验证,过冲电压同比减少约85%,对于IGBT模块的测试有一定的指导意义。     

基于双环控制的光伏制氢变流器设计与仿真

变流器是实现光伏发电适用于制氢系统的重要器件,因此,研究变流器相关技术具有十分重要的使用价值和理论意义。该文研究了光伏制氢变流器及双环控制方法。首先,根据光伏制氢系统要求分别计算Boost电路和Buck-Boost电路的元件参数。然后,设计了光伏发电模块的控制回路,通过控制Boost电路中IGBT的导通和关断来升高光伏阵列的输出电压,使其能够达到最大功率点。设计基于电流环和电压环相结合的双环控制策略,控制电路中开关的导通和关断,保证系统输出电压和功率的稳定。储能模块的控制回路通过控制Buck-Boost电路中IGBT的导通和关断,实现蓄电池的充电和放电使得母线电压保持稳定。蓄电池的控制回路采用双环控制,使得光伏制氢系统的控制精度更高。完成设计后搭建光伏制氢系统仿真模型,观察系统在不同情况下的输出波形,验证设计的可行性。     

风电变流器中IGBT常见故障分析及应对措施

通过对风电变流器IGBT常见的各种故障进行具体分析,总结了故障电流、故障电压、过温的检测办法和出现这些故障的原因,通过对驱动电路的改进,避免了IGBT运行中的这些故障。