大功率DC-DC变换器可靠性研究与设计

利用IGBT器件作为DC-DC变换器的功率模块,设计了一套电压电流等级为330 V、30A的DC-DC变换器装置。为了提高其可靠性,采用由两台H桥变换器并联的双机热备份设计方案,并对变换器故障时的负载特性进行详细分析,从而提高系统运行稳定性。     

故障限流与电能质量复合控制系统及其运行机理

为了解决传统限流器长期闲置,利用率低下的问题,提出了一种具有电压波动抑制、电网谐波治理等电能质量控制功能的故障限流与电能质量复合控制系统。该新型拓扑结构在统一电能质量控制器的输入、输出端分别接入反并联双向晶闸管,当电网发生短路故障时,触发反并联晶闸管导通,故障相对应的输入端和输出端滤波电抗器分别串联和并联接入电网,从而实现对故障电流的限制。分析了故障限流与电能质量复合控制系统的工作原理,并建立了限流模式时的数学模型,详细阐述了主限流支路和分流限流支路相配合实现合理限流的机理。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了提出的故障限流与电能质量复合控制系统的可行性。     

电网基波无静差正交正弦波观测技术

快速准确地获取电网相位、频率等信息,对并网逆变器控制具有重要意义。在单相并网系统中,由于缺少与电网电压相互正交的正弦量,无法直接构建基于同步旋转坐标系的同步锁相环来获取电网相位信息。对此,提出一种无静差的正交正弦波观测器技术,可以无静差地提取电网基波和与电网基波相互正交的正弦量,并以此构建单相同步锁相环,实验验证了该方法的有效性。     

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。     

碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管短路特性

器件的短路能力对整流器及其故障保护具有极其重要的意义。当器件故障运行时,为避免器件损坏,须在最短的时间内将故障予以切除,而此时器件的最大短路运行时间为系统保护装置提供了有力的时间支持。主要研究了碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(Si C MOSFET)在短路条件下的运行能力,以Cree公司的1 200 V/19 A Si C MOSFET为模型,设计了硬件电路,测试其不同电压等级下的短路电流;并在直流电压等级为600 V的条件下,测试了不同栅极电压、不同温度工况下的短路电流。研究结果表明器件的短路峰值电流随着栅极电压的升高而增大,而其短路运行时间却大幅降低;温度对短路运行时间的影响则相对不甚明显;同时还给出了器件在不同工况下的最大短路运行时间Tsc(max)。     

IGBT驱动设计原理及技术比较

在IGBT等效的有源模型基础上,分析电感负载下IGBT的开关换流过程及门极驱动参数对开关过程的影响。详细地介绍了IGBT驱动的设计原理和技术方法,包括:信号传输、隔离电源、驱动输出、保护等方面,总结了不同设计方法导致驱动器输出特性的差异、优缺点。采用TX-2DE300M17,2SC0435和2QD15A17K-C三款集成驱动器,设计外围驱动电路,对英飞凌FF300R17KE4进行双脉冲测试实验,比较研究了开通暂态波形,分析三款驱动器的技术差异和优缺点,最后介绍了IGBT门极驱动应用过程中应着重注意的细节。     

微网暂态稳定性研究

随着以各种分布式发电技术为基础的微网技术的快速发展,微网暂态稳定性已成为微网研究中的一项重要内容。由于微网的结构和控制策略等在不同的应用场合不尽相同,因而微网的暂态稳定问题较为复杂。针对以上问题,从影响微网暂态稳定性的4个主要方面,包括分布式微源类型、微源接口类型、负载特性和故障类型,对微网的暂态稳定性进行了总结。在此基础上,总结了提高微网暂态稳定性的主要措施。最后,探讨了微网暂态稳定性研究所亟需解决的关键问题,并就相关研究方向进行了展望。     

碳化硅电力半导体器件在现代电力系统中的应用前景

随着智能电网的建设及可再生能源发电技术的发展,以碳化硅为代表的宽禁带半导体器件以其高功率密度、高电压、高频率、高热导率等优越的物理和电气特性,将在现代电力系统中扮演越来越重要的角色。本文主要介绍了碳化硅功率器件的最新进展,然后对碳化硅功率器件在现代电力系统中的应用前景(可再生能源发电、柔性直流输电、电能路由器、固态断路器)进行了分析和展望。