陶健[1]2003年在《中大功率IGBT驱动及串并联特性应用研究》文中研究表明本文在分析了中大功率IGBT特性、工作原理及其驱动电路原理和要求的基础上，对EXB841、M57962AL、2SD315A等几种驱动电路的工作特性进行了比较。并针对用于轻合金表面防护处理的特种脉冲电源主功率开关器件驱动电路运行中存在的问题对驱动电路提出了功能改进和扩展方案，进行了实验调试，并成功地应用于不同功率容量IGBT模块的驱动，运行情况良好，提高了电源的可靠性。 针对电源设备的进一步功率扩容要求，采用IGBT模块串、并联运行方案。对并联模块的均流、同步触发、散热、布局、步线等问题进行了详细的分析和讨论，同时也讨论了串联模块的均压、驱动等问题，并用仿真电路对串并联模块的工作特性进行了仿真分析。最后将IGBT串并联方案成功地应用于表面处理特种电源中，实际运行表明IGBT模块的串并联扩容是可行的。
熊英杰[2]2016年在《基于闭环控制的IGBT并联均流方法研究及实现》文中进行了进一步梳理为了解决在大容量储能系统、新能源、特别是在牵引和电力传输等领域中,单个开关器件额定容量不足的问题,相对于直接选用更大电流容量的器件,使用中小功率等级的开关器件并联无疑比直接选用更大容量的器件性价比更高、而且更加安全可靠。这就是常说的IGBT的并联扩容技术。在对IGBT并联扩容技术的研究中,我们发现开关器件参数差异、驱动电路延时和主功率回路不对称等因素会给系统带来一些应用难题,最主要的就是集电极静态不均流和动态不均流的问题。而由此产生的系统通流能力降低、工作状态不稳定甚至器件损坏等后果,给IGBT模块的并联扩容应用造成了严重的障碍。因此研究IGBT并联模块的静、动态不均流的机理和并联均流控制方法,有助于我们更好地对IGBT进行扩容使用。本文以IGBT并联扩容技术为研究对象,针对静态不均流的现象,提出一种基于闭环调节栅极电压的IGBT静态均流策略;针对动态不均流的现象,提出一种基于串联可调电感的IGBT动态均流策略。本文主要研究内容有:(1)对比分析了NPT型IGBT和PT型IGBT的工作原理和特性,然后对影响并联均流静态特性和动态特性的因素进行了全面的分析和归纳。(2)通过分析IGBT的输出特性和影响其并联均流的因素,在此基础上,提出了闭环控制栅极电压改善静态并联电流的方法,构建了基于BUCK电路的Pspice仿真模型,并进行了相应的可行性论证。(3)在确保IGBT并联静态均流的基础上,着重分析了延时时间等参数对大功率IGBT并联动态电流的影响,指出了通过调节延时时间改善动态均流的不足,提出了在发射级串联可调电感来实现IGBT并联模块动态均流的方法。并通过Pspice仿真模型和实验论证了该方法的正确性。
朱炯[3]2014年在《MMC子模块数字驱动电路及子模块仿真的研究》文中研究表明目前，第四代电力电子器件IGBT发展迅速，而IGBT的迅速发展对其驱动和保护电路提出了更高的要求。中大功率的IGBT都需要单独的IGBT驱动电路，传统的驱动电路采用模拟电路来实现无源电阻性栅极控制方案，不能根据不同的IGBT设置不同的驱动状态，缺乏通用性，所以这种方案存在一定的缺陷。现在市面上昂贵的驱动保护电路使工程成本增加。本文根据IGBT的运行特性，设计了可变栅极电阻驱动电路，这种设计可以大大提高IGBT的开通关断速度，减少IGBT的开关损耗。根据IGBT出现过流、短路状态时，集射极两端会出现退饱和现象，并且IGBT的功率发射极和辅助发射极之间会出现一个反向电压，根据这个特性可以检测IGBT是否处于故障状态。当IGBT处于此类故障时，保护电路通过降栅压和软关断的方法来保护IGBT，防止IGBT损坏。当IGBT关断时出现高dv/dt，会产生较大的浪涌电压，可能会击穿IGBT。本文设计采用有源箝位的保护电路，能够在过压情况下导通栅极，减缓IGBT关断速率，防止IGBT损坏。其次，本文采用CPLD作为驱动保护的核心，设计了通用的驱动保护程序，在ISE环境下先验证了驱动保护时序的正确性，然后采用双脉冲实验验证了驱动器的有效性和可行性。最后，本文对MMC的拓扑结构和运行原理做了简单的描述，首先用PSpice软件对IGBT进行建模，研究了IGBT内部的基本参数，然后根据MMC子模块的运行特性结合IGBT运行特性，设计出MMC子模块的数学模型。在MATLAB/Simulink建立数学模型验证单个子模块的正确性，然后利用SystemGenerator建立MMC子模块的FPGA模型，在MATLAB/Simulink下建立6电平MMC模型，利用协仿真模块验证了模型的正确性。
王雪茹[4]2004年在《大功率IGBT模块并联特性及缓冲电路研究》文中提出本文在分析了中大功率IGBT特性、工作原理及应用背景的基础上，将其作为材料表面防护处理的特种脉冲电源主功率开关器件。针对电源设备的进一步功率扩容要求，采用了IGBT扩容的并联方法，从理论上分析了影响IGBT并联动静态不均流的各种因素，提出了相应的解决措施，并进行了仿真分析。针对IGBT工作过程中出现的电压尖峰、电流尖峰和大的开关损耗问题，本文首先从理论上详细分析了IGBT逆变桥缓冲电路的工作原理，推导出缓冲电路各元件的参数计算公式，讨论了缓冲电路各元件参数对关断电压波形的影响并进行了仿真分析。在此基础上，针对特种脉冲电源的具体要求，将IGBT的并联扩容方法和抑制电压尖峰的缓冲电路设计方法，成功用于这种特种脉冲电源中，进一步验证了采用IGBT模块并联扩容的可行性和辅助缓冲电路的有效性。
肖强[5]2016年在《10kV/200A大功率碳化硅MOSFET混合模块设计》文中认为当前电力电子工业界针对一些中大功率应用譬如高压变频器、固态变压器等场合,一般采用硅基IGBT串联模块作为开关器件的方案。但IGBT工作频率较低,损耗较大,装置体积庞大,功率密度无法做小。而碳化硅(SiC) MOSFET作为一种新型宽禁带半导体器件,以其高温、高频和高功率密度等优点而广受好评。将SiC MOSFET应用于诸如高压变频器、固态变压器等10kV左右中高压功率场合,一定程度上可以减小损耗而减小装置体积提高功率密度。但是由于SiC MOSFET本身结构的特点以及当前器件工艺水平,目前商业化的单芯片SiC MOSFET最大容量只能达到1200V/50A。为了满足高压大功率场合的应用,需要将SiC MOSFET串并联工作。功率器件串并联最大的问题在于串联器件均压问题,包括动静态均压以及串联驱动不一致等问题；而器件并联的问题则是电流与热的不一致。本文基于单一外驱动的SiC MOSFET串联方法,利用1200V/50A SiC MOSFET芯片,研制了3600V/100A子模块。在此基础上提出了将六个子模块先串后并的阻抗均衡混合连接结构,研制出具有快速开关能力的10kV/200A大功率SiCMOSFET混合模块。先由叁个子模块串联构成级次模块,两个级次模块并联构建而成混合模块。该模块由叁十六片1200V/50ASiC MOSFET芯片混合连接而成,并集成了驱动与均压电路。所需外部驱动信号仅为六路,通过光纤传输驱动信号,降低了外围干扰,比较容易实现驱动一致性,以减少驱动不一致所带来的均压问题。对该模块进行了动静态测试。静态阻断电压可达10kV,且电压均匀分配在各个串联器件上。在5400V/200A的动态测试条件下进行了双脉冲测试,流过该模块的电流可均匀分配于两并联次级模块,器件漏源电压均能箝位于安全范围之内,开通时间(电压90%降落至10%)为350ns,关断时间(电压10%上升至90%)为150ns。实验结果表明,该模块具有驱动方式简单方便、电压电流均衡效果良好以及开通关断快速等优点。
常江[6]2011年在《IGBT并联直流开关的均流技术研究》文中研究说明直流大电流开关在脉冲功率技术中具有重要的应用，目前得到使用的大电流开关有机械式开关、真空开关、爆破式开关、半导体开关等，各种开关根据分断电流的等级和各自的动作时间应用于不同工作场合。其中半导体开关自从上世纪50年代问世以来，由于功率半导体技术的进步，单个半导体开关的电压和电流容量越来越大，利用多个半导体开关的串、并联制作高压、高电流的直流开关得到了很大程度的研究和应用。本文使用主流的功率半导体器件IGBT直接并联构成脉冲式直流大电流开关，作者首先调研了国内外一些IGBT并联的应用、均流的方法，如支路串联小电阻或扼流圈、栅极电阻调节、栅极电压调节、触发前后沿调节。随后较全面的掌握一些IGBT的物理原理、电气特性及其驱动和保护，根据前人对IGBT的数值分析研究结果提炼出工程分析表达式，借助此表达式来说明各种均流方式的原理和作用。最后在以上工作的基础上设计和加工了一个测试开关，该测试开关综合考虑了电路布局和结构、电磁干扰、IGBT的散热条件等。在测试阶段，利用此试验开关测试和验证一些IGBT的并联均流方法、保护方式、驱动调试，目的是得到使IGBT发挥最大最优应用能力的脉冲直流开关应用。通过实际测试后发现：栅极电阻调节法可以实现动态均流、栅极电压调节法需要很大的电压调节范围才起作用、触发前后沿调节在特定应用情况下才有效。
孟光毅[7]2006年在《大功率微弧氧化电源》文中进行了进一步梳理微弧氧化技术是一种新型的表面处理方法。利用此技术形成的表面膜层与基体的结合力强、硬度高,耐磨性、耐蚀性、抗热震性高,膜层电绝缘性好、击穿电压高。在材料表面处理领域中,微弧氧化技术正成为一个研究的热点。应用于微弧氧化技术的电源称为微弧氧化电源,根据微弧氧化技术的原理,人们可以根据实际的需要来设计电源。浙江大学电力电子研究所和公司合作进行一个横向课题,就是研制一个大功率的微弧氧化电源系统。该电源需要可输出双端不对称的高压脉冲电源,且正负两路脉冲的 、 、 及 均在一定范围内分别单独可调。电源系统的核心控制芯片为80C196MC单片机,因为单片机技术已经成熟,而且用80C196MC作为控制芯片已经可以满足电源系统的要求,可以降低整个电源系统的成本。 文章首先介绍了微弧氧化技术,结合微弧氧化技术的特点,提出了微弧氧化电源的设计要求。然后对微弧氧化电源主电路的设计进行了详细的介绍,微弧氧化电源主电路的设计是整个项目的最初工作。接着,文章主要介绍微弧氧化电源控制电路的设计,这一部分设计主要是为了实现脉冲 和 的调节。再接着就是针对微弧氧化电源的保护电路进行了分析,在电路运行中出现的很多情况,都可能损坏电路元器件,因此我们要针对可能出现的不利情况,在电路中加入保护电路。在前面的工作完成之后,进行了实验,存取了电路的重要波形,证实了电路的可行性,完成了微弧氧化功率脉冲电源课题的前期研究工作。最后是全文的总结和展望。
吴建华[8]2010年在《电磁感应加热系统及IGBT功率模块驱动》文中进行了进一步梳理目前电力电子技术已经成为新世纪应用最广泛和最受关注的技术之一。IGBT作为电力电子器件中的重要的一员,在现代电力行业发挥着越来越重要的作用,尤其是在节能降耗的方面也已经起到了不可替代的作用。因此IGBT的驱动、保护及其应用技术也成为电力电子行业研究的热点。本文研究了IGBT的驱动和保护电路并把其应用到注塑机的感应加热系统中。本文把所研制的IGBT驱动保护电路应用在电磁感应加热系统上,并且针对注塑机的特点设计了一款电磁感应加热系统。其中包括整流滤波电路、半桥逆变电路、控制电路、驱动电路和温度、电流等检测电路。本文的另一个重点分析了IGBT对驱动保护电路的要求,并且研制了一种单管IGBT驱动保护电路和一种IGBT半桥模块驱动保护电路。单管IGBT驱动电路的功能比较简单,只具有软关断和过流保护功能。而IGBT半桥模块驱动保护电路功能比较多,具有软关断、互锁、电平转换、错误信号电平转换、过流保护、供电电压监视、电源隔离和脉冲隔离电路等保护功能,适用于中大功率的IGBT半桥模块驱动。在电磁感应加热部分介绍了电磁感应加热的工作原理,分析了串并联谐振逆变器的拓扑结构和特点。根据注塑机的实际应用设计了两款主电路的拓扑结构,一款是针对小功率部分加热的拓扑结构,是单管IGBT的拓扑结构,另一款是针对中大功率加热部分的半桥IGBT拓扑结构。另外介绍了电磁感应加热的控制电路以及采用模糊PID算法对注塑机料筒进行温度监控调节。最后通过对系统的仿真和实验调试表明整个感应加热系统满足实际应用要求,运行可靠,适合于再注塑机行业中推广。最后,总结了本文的研究内容,并在此基础上对以后的工作做出了简单的展望。
李星宇[9]2016年在《二极管钳位IGBT串联均压技术研究》文中研究说明随着电力电子技术的不断发展,功率绝缘栅双极晶体管(insulate gate bipolar transistor,IGBT)越来越广泛应用于电力电子和电力传动领域。然而,单个IGBT器件的耐压水平和功率容量受到了限制,通过IGBT串联运行可以提高其耐压,是实现高压大功率电力电子变换器的一个重要方法。由于IGBT自身参数及外围电路的参数都具有差异,且其开关动态过程短暂,因此串联的各IGBT集电极和发射极两端电压VCE不均衡是一个必须解决的关键问题。首先,本文分析了IGBT的结构和工作原理,并对IGBT串联时电压不均衡的影响因素等问题进行了研究,分析了IGBT自身参数和驱动信号的不同与IGBT电压不均衡之间关系。其次,利用电容和钳位二极管对IGBT串联均压电路进行推演,提出了一种新型二极管钳位IGBT串联均压电路拓扑,对电路工作原理进行了分析,并设计了回收能量的辅助电路。同时在考虑驱动脉冲延时等情况下,分析了电路均压特性。建立了钳位电路中各参数的选择依据。另外,在前文的基础上设计了IGBT串联均压单相逆变器,对其进行了工作模态分析,并将拓扑拓展,设计了IGBT串联均压叁相逆变器,并采用空间矢量脉宽调制方法对其进行控制。最后,根据理论研究和分析结果,搭建了IGBT串联均压叁相逆变器实验平台,对所提出的二极管钳位IGBT串联均压电路进行了实验研究,实验结果证明,该电路能很好地抑制各IGBT两端电压VCE的不均衡,同时能有效限制住VCE,防止IGBT过压,证明了这一均压方法的有效性。
崔海安[10]2010年在《高性能大功率高压电源技术研究》文中进行了进一步梳理电真空微波放大管体制的雷达发射机以其功率大、频带宽等优点是现代雷达发射机技术研究发展的重要方向,而高性能高压大功率电源技术是有效提高该体制雷达发射机性能的关键。随着功率半导体技术的发展和电力电子技术的进步,高压开关电源的应用领域不断扩大,现代高压开关电源,其工作频率、效率大大提高,重量和体积显着减小,同时还具有控制精度高、稳定度高、纹波低等优点。本论文的主要工作是针对目前雷达电真空发射机高压电源功率小、可靠性低、维修困难等技术难点,研究具有高输出功率、快速响应、负载适应性强、高可靠性等特点的高压大功率电源系统技术和工程实现方法。通过研究在不同场合中应用的各种高压开关电源主电路拓扑,重点是高压开关电源中常用的叁种形式谐振变换器的电压及电流频率特性,提出了用具有输出电压调节范围大、效率高、输出纹波小、适应脉冲负载以及抗负载打火能力性强等特点的串联负载串联谐振变换器作为高压电源主电路结构形式。通过研究电源的功率合成技术,详细分析了在低压开关电源并联功率合成系统中实现负载电流均分技术途径,提出了满足工程使用的大功率高压电源功率合成系统的技术实现方案。最后完成了一台18kV、20kW大功率高压电源系统的设计和研制,针对其实验电路中关键元器件参数设计、选择及单元电路的实现方法作了详细介绍。
参考文献：
[1]. 中大功率IGBT驱动及串并联特性应用研究[D]. 陶健. 西安理工大学. 2003
[2]. 基于闭环控制的IGBT并联均流方法研究及实现[D]. 熊英杰. 重庆大学. 2016
[3]. MMC子模块数字驱动电路及子模块仿真的研究[D]. 朱炯. 青岛科技大学. 2014
[4]. 大功率IGBT模块并联特性及缓冲电路研究[D]. 王雪茹. 西安理工大学. 2004
[5]. 10kV/200A大功率碳化硅MOSFET混合模块设计[D]. 肖强. 浙江大学. 2016
[6]. IGBT并联直流开关的均流技术研究[D]. 常江. 华中科技大学. 2011
[7]. 大功率微弧氧化电源[D]. 孟光毅. 浙江大学. 2006
[8]. 电磁感应加热系统及IGBT功率模块驱动[D]. 吴建华. 山东大学. 2010
[9]. 二极管钳位IGBT串联均压技术研究[D]. 李星宇. 北京理工大学. 2016
[10]. 高性能大功率高压电源技术研究[D]. 崔海安. 南京理工大学. 2010