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。     

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.     

PWM逆变器中IGBT的损耗计算

针对目前应用广泛的PWM逆变器中的IGBT，提出了一种其功率损耗的计算方法，该法根据厂家已提供的器件特性参数，可以方便地估算各种工况下IGBT的功率损耗．实验证明，该方法兼顾了简单和精确两个方面，效果较好．     

IGBT功率模块热管理研究

随着绝缘栅双极晶体管(IGBT)向高功率和高集成度方向发展,在结构和性能上有很大的改进,热产生问题日益突出,对散热的要求越来越高,IGBT芯片是产生热量的核心功能器件,但热量的积累会严重影响器件的工作性能。因此,对IGBT模块的温度进行有效地检测和管理是十分重要的环节。综述了IGBT模块的研究现状、研究热点以及散热相关技术,主要介绍了主动散热和被动散热的方法、以及IGBT功率模块的热阻网络系统和散热系统设计的主要步骤,和减小热阻来增强散热的方法。     

牵引变流器中IGBT的水冷实验研究

现今,无论内燃机车、电力机车、高速列车的牵引系统均采用电传动。在交-直-交电传动调速中,牵引变流器使用的主要电器元件是IGBT。IGBT是个高频的开、关功率元器件,工作时要消耗电能,它把电能转化为热能的形式。通常流过IGBT的电流较大,IGBT的开、关频率也较高,故器件的能量损耗较大。若产生的热量不能及时散掉,IGBT内部的结温将会超过最大值125℃,IGBT就可能损坏。因此,只有快速、及时的将产生的热量散走,才能保证IGBT的正常运行。本研究主要研究没相变的液体（水）冷却形式,得出表面传热系数,从而解决此问题。     

IGBT Pspice静态模型的建立与仿真

目的 研究一种新型的功率器件--绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的静态模型.方法 分析并建立IGBT的Pspice静态模型,分析模型的结构和参数的配置并对模型进行了仿真,将仿真出的转移特性和输出特性与实际器件进行了比较.结果 /结论所建立的功率器件IGBT的静态模型是正确的,在对其器件或系统的仿真中具有较高的使用价值.     

大功率IGBT特性及在变频器中应用研究

目的为能够更全面透彻地理解绝缘栅双极晶体管(IGBT)的结构、特性及应用中的注意事项,正确选择和使用IGBT器件及其系统,更好地将IGBT应用于变频器中。方法具体深入地分析IGBT特性,从实践出发对IGBT在变频器方面的应用进行研究。结果详尽分析了IGBT的静态和动态特性、擎住效应、安全工作区等,并从系统构成和实际应用角度对影响IGBT特性的主要因素进行了分析研究;探讨了IGBT在变频器应用中被易损坏的原因及解决的措施。结论 IGBT的结构、特性及应用的深入理解对正确选择该器件有一定的实用价值。     

重复过流冲击下IGBT的性能退化研究

实际应用中,功率变流器经常会发生过流,重复的过流冲击会造成其功率器件绝缘栅型双极性晶体管(IGBT)的性能退化,并形成累积损伤,最终导致失效,而突然的失效会带来经济损失和安全问题,故需对重复过流冲击下IGBT的性能退化进行研究,建立相应的在线监测方法.针对目前对IGBT在重复过流下性能退化的研究较欠缺,搭建了过流冲击的实验平台来实现IGBT的重复过流冲击实验;采集重复过流冲击过程中IGBT外部端子的电气量,并提出相应的新的性能退化指标——导通电阻.结果表明:重复过流冲击会造成IGBT的性能退化,影响其外部电气特性;提出的退化指标——导通电阻明显地表征了IGBT内部累积损伤的程度.     

热光可调光衰减器的设计及测试

阐述Mach-Zehnder型可调光衰减器的原理,分析影响器件功率消耗和器件响应的因素,然后根据硅基波导器件大截面的单模脊型波导理论,设计VOA器件的结构参数.并测试出VOA器件的近场模斑,器件衰减为0~26.3dB,器件最大功率损耗为368 mW,信号响应上升时间为7μs,信号响应下降时间为97μs.     

高频变压器绕组布局对分布参数和功耗的影响

高频变压器绕组的绕制结构、不同层绕组的连接方式及绝缘层厚度等绕组布局情况会影响分布参数及对应的功率损耗。为减小高频变压器分布参数,降低功率损耗,首先分析了不同绕组布局情况对分布参数的影响,明确了绝缘层厚度是影响分布参数的主要因素。在Ansoft Maxwell软件中搭建了不同绕组结构高频变压器模型,得到了分布参数及功率损耗随绝缘层厚度变化的曲线。仿真结果证实了理论分析的正确性并最终确定绝缘层厚度值为1.1mm。最后对设计的高频变压器进行了分布参数及功率损耗测试,高频变压器效率可达99.4%。     

单相开关电源的设计

介绍一种由新型功率器件IGBT构成的开关电源的工作原理,讨论了主要器件IGBT,桥路电容以及快速二极管的选择问题,并给出试验结果.     

单相开关电源的设计

介绍一种由新型功率器件IGBT构成的开关电源的工作原理 ,讨论了主要器件IGBT ,桥路电容以及快速二极管的选择问题 ,并给出试验结果     

三相逆变器中绝缘栅双极型晶体管模块结温仿真评估

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块的工作性能和可靠性以及逆变器中IGBT模块散热系统的设计等均与其工作结温直接相关,掌握器件的结温状况对于确保其安全可靠的使用和冷却装置的合理选择具有重要意义。推导获得基于数学方法的IGBT模块损耗模型和实现热电模拟的Foster热网络模型,基于此在MATLAB/Simulink中建立了简单实用的三相逆变器中IGBT模块结温仿真评估模型,同半导体器件制造商软件计算方法相比,加入了热电耦合因素,可以更真实地模拟器件芯片结温状况,并分析了不同负载工况下IGBT模块结温的变化趋势     

驱动与吸收电路对IGBT失效的影响

文章分析了驱动和吸收电路对功率器件IGBT开关过程的影响及其失效原因，提出了应采取的措施。     

IGBT应用于VSC-HVDC中的关键技术研究

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)的串并联组合作为VSC-HVDC(Voltage Source Convertor-High Voltage Direct Current)中换流桥的功率开关模块,在实际应用中会出现器件电压电流不均衡的状况,这主要是由器件参数的差异和栅极驱动信号的不同步造成的。本文利用并联等值电阻法、外加缓冲电路法、栅极电阻补偿法对IGBT器件参数和栅极驱动信号的校正进行了理论研究和仿真分析,有效解决了IGBT串并联的电压电流不均衡问题。     

通用交流伺服驱动器的功耗与效率估算

近年来随着永磁同步电机的发展和全球对能源问题的关注增加，交流伺服驱动器与永磁同步电机组成的伺服系统的应用就越来越广泛。由于现阶段IGBT的开关频率高和额定电流大特性，使之成为主流通用交流伺服驱动器的功率开关元件，但是现阶段主流变流方式是控制IGBT的脉宽的进行PWM的调制，这样调制方法决定着IGBT的开关损耗成为驱动器的已经成为主要能量损耗和发热来源，本论文将利用IGBT的官方参数特性和主流的SPWM的调整方式的原理，对主流的交流伺服驱动器的功率损耗和效率进行估算。     

功率器件的高压大电流对冲连续测试方法

为了降低功率器件高压大电流连续测试所需电源容量,提出了一种基于功率对冲的新型测试电路.该电路在测试过程中各相瞬时功率之和恒为零,只需要小容量的电源即可对功率器件、功率模块甚至整机进行高压大电流连续测试,从而为检验额定工况下开关器件的电压和电流应力、控制板的抗干扰能力、各元件水冷散热效果以及整个装置的损耗等提供了良好的平台.文中利用该测试电路对自行设计的三电平功率模块及配电网静止同步补偿器整机进行了测试,测试结果与现场运行情况吻合,证明所设计的测试电路与方法能满足高压大功率连续测试要求,具有广泛的应用价值.     

槽栅结构SiC材料IGBT的仿真及优化分析

运用半导体物理理论和功率器件模拟软件（SILVACO-TCAD）,研究了新型宽禁带材料SiC槽栅结构IGBT功率半导体器件的电学特性,模拟了不同厚度和掺杂浓度漂移层和缓冲层的IGBT器件的阈值电压、开关特性和导通特性曲线,并分析了漂移层和缓冲层厚度及掺杂浓度对电学特性的影响。结果表明,当SiC-IGBT功率器件漂移层和缓冲层厚度分别为65 μm和2.5 μm,掺杂浓度分别为1×10¹⁵和5×10¹⁵cm^-3时,得到击穿电压为3400 V,阈值电压为8 V。     

IGBT高压串联组件的失效检测与恢复策略

针对IGBT串联组件中失效器件导致整个装置异常的问题,提出了一种IGBT器件开路失效的检测方法与组件功能恢复策略。从IGBT的内部结构分析了器件失效机理,借助于IGBT驱动电路监测组件中各个IGBT的状态,根据状态反馈对IGBT器件的开路失效故障进行诊断和定位,针对IGBT的开路失效故障,设计了在串联组件阻断后吸合相应旁路开关以恢复组件功能的重启动策略。建立了串联组件中IGBT失效监控实验系统。实验结果表明该系统能准确识别组件内失效的IGBT器件,并及时可靠地恢复了IGBT串联组件的正常开关功能。     

绝缘栅双极型晶体管失效机理与寿命预测模型分析

针对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的主要失效机理,特别是键合引线失效过程,采用高速红外热成像仪对键合引线失效过程的结温温度场分布实时探测试验,同时对IGBT模块电气与传热特性进行监控,发现IGBT在高结温与高温度梯度时主要的失效形式是键合引线翘曲与熔化,在外部特性上表现为集射极压降值增大,而热阻基本不变.提出了提高器件可靠性、延长使用寿命的方法.在加速寿命试验原理的基础上,通过开展高温下的功率循环测试,并对试验数据进行拟合,得到了加入电流等级和最高工作结温的改进寿命预测模型.通过试验数据误差分析对比,发现该模型精度较原有模型在不同测试条件下均有提高,适用范围从80 K拓宽到100K.