风电变流器IGBT模块通断延迟时间结温探测模型研究

针对风电变流器中绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)开关,研究基于通断延迟时间风电变流器IGBT模块结温探测方法.首先,从半导体物理机理视角分析了通断延迟时间的温敏机理和温敏特性,明确了本征载流子浓度、电流增益和载流子迁移率等影响通断延迟时间的物理因素.然后,设计IGBT模块的动态测试试验,测试不同母线电压或不同集电极电流条件下,通断延迟时间与结温的关系,并对试验结果进行分析.动态测试试验采用双脉冲法二极管钳位电路,提高通断过程栅极电压和集电极电流的动态特性测试精度,采用恒温控制底板加热设备,控制IGBT芯片温度.再后,对IGBT模块开关过程中不同结温下集电极电流和栅极电压波形进行分析,考虑电压电流影响的条件下,建立了基于开通及关断延迟时间的结温探测模型,并对比研究了模型精度.结果表明,基于关断延迟时间的结温探测精度较高、稳定性更强,且母线电压越高或者集电极电流越低,则关断延迟时间越大.最后,建立了基于关断延迟时间的IGBT结温探测模型,该模型考虑电压和电流影响,拟合精度高,平均相对误差小,可用于热平衡态风电变流器的IGBT模块的工作结温探测.     

LLC谐振式DC/DC变换器的研究与实现

基于基波分析法(FHA)对LLC谐振变换器进行建模分析,并以此为依据提出一种简化的参数设计方法.该方法根据谐振电路的二端口模型得到归一化工作频率和电压增益的关系,按照规定输入输出的要求确定电压增益后得到谐振工作频率,进而可以得到谐振电路的特性阻抗和谐振腔元件参数.利用Saber软件仿真和硬件实验验证了该方法的有效性,表明所设计的变换器可实现开关管的零电压开通和整流二极管的零电流关断,能够降低开关损耗,提高装置效率.     

全桥移相软开关IGBT弧焊逆变电源设计

针对普通的PWM控制的弧焊逆变器 ,在高频情况下会产生很大的开关损耗 ,影响电源的可靠性问题。提出了功率管利用谐振电感和谐振电容的谐振 ,在零电压下开通或关断。来减小开关损耗的方法。设计了采用IGBT作为开关元件的软开关弧焊电源 ,实现了移相控制的电压软开关桥式逆变电路和采用电流传感器的电流反馈系统及驱动电路。试验结果证实了该电路具有开关损耗低 ,可靠性高的优点。     

一种高效PWM变换电路的研究

ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ－Ｗｉｄｔｈ－Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）变换电路中,可控开关在每次通断过程中要承受高的开关压力与高的开关损耗,而且该功耗会随着ＰＷＭ开关频率的增加而线性地增加．减小开关损耗最有效、最直接的方法是采用软开关技术．文中提出了一种最新的电路拓扑结构,采用综合零电压技术与零电流技术的软开关技术,应用于升压式ＰＷＭ变换电路,使ＰＷＭ变换电路的开关,既能在零电压下实现开通,又能在零电流下实现关断,从而大大减小开关损耗,可显著地提高电能转换效率．同时提出了一种实用的控制电路,不仅电路结构简单,而且容易保证三路开关信号的时序关系（输入一路波形,同时输出三路波形,控制三个开关管）．输出波形完全能反映输入波形的变化．该设计思想对ＰＷＭ变换电路的进一步研究有着积极的意义．     

负载网络参数对E类放大器输出电压的影响

在任意Q值和任意占空比D情况下对E类开关模调谐功率放大器进行了分析,根据谐振回路中电容值的大小,导出了放大器的工作方程,并用拉普拉斯方法,对放大器电路方程进行了求解。结果显示,当放大器的负载网络取不同参数值时,分别得到高Q值的正弦输出电压和低Q值的非正弦输出电压。在最佳工作条件下,给出了集电极电流和集电极——发射极电压波形。     

新能源转换系统功率模块驱动可靠性分析与试验

目前推挽结构的功率模块驱动可通过减小驱动电阻将导致开通、关断时间的缩短,但同时也将导致开关过程中IGBT功率器件电流、电压热应力的增加,从而使功率模块可靠性降低。对此,在分析功率模块失效机理和热模型的基础上,提出一种基于dSPACE的分段控制算法,通过软件和硬件结合分段控制功率模块开、关断速度。通过实验揭示了功率模块的表面温度变化规律,得出表面温度变化的指数曲线,并证明了该控制方法具有良好的驱动和保护功能,在缩短开关时间的同时可以有效抑制电压、电流应力的增加,并能有效减少新能源转换系统中输出电压和电流的谐波、提高电压利用率和波形质量,使新能源转换系统可靠性得到提高。     

高压大功率单元IGBT的驱动保护

合理设计驱动电路不但可以减少IGBT开关次数和开关过程损耗,降低发热量与输出电压波形畸变率,而且还可以减少事故发生概率,提高系统安全性、可靠性与系统持续可运行时间。文中首先通过分析各种调制控制方法与驱动电路优缺点,设计了IGBT驱动调制技术方案,接着又分析了IGBT的工作特性、驱动电路要求与SCALE模块结构原理,然后,使用SCALE作为驱动元件设计IGBT驱动保护电路。经过长时间运行验证,该电路可以很好满足使用要求。     

基于子模块电容电压分块的MMC直流均压控制法

针对模块化多电平换流器在均压控制方面排序慢,开关动作次数多,以及换流器损耗大的问题,提出一种提高MMC的电容电压分块均压控制方法.依据桥臂电容电压极值来确定分块组合个数,用排序的复杂度和电压均衡效果来确定分块的多少,将不同大小的电容电压子模块放入不同的分块组合中,然后根据需要投入子模块的数目和电流方向进行优化排序,改变子模块的投入和切除状态.在PSCAD/EMTDC中21电平的MMC仿真结果显示,提出的均压方法加快了均压控制的排序,同时利用IGBT使换流器的开关损耗得到了降低.     

集电极电流下降时间对E类放大器的影响

E类调谐功率放大器的理想模型是集电极电流下降时间为零,笔者在集电极电流下降时间不为零的情况下对E类放大器进行了分析;在最佳工作状态下,确定了放大器的集电极电流和集电极-发射极电压波形、晶体管的瞬间能量损失、集电极效率和负载网络参数.     

影响STATCOM核心开关器件的关键问题

功率开关器件的有效控制是影响STATCOM运行性能的关键因素,因此,对大功率开关器件的本身特性的研究至关重要。通过对IGBT的试验及仿真和计算,讨论了STATCOM的核心器件IGBT的不同开关频率对设备电流波形正弦性、谐波、功率器件损耗,以及硬件电路产生影响;IGBT驱动取能对直流侧电容电压平衡产生影响,驱动电路单管反激式开关电源存在单管反击变换器易被击穿的问题;驱动电路的设计除采用栅压保护,还需采用软硬件防止CPLD在强的电磁干扰下产生误动作。