电力电子器件的发展及其在动车组中的应用

通过对电力电子器件发展过程的回顾,分析总结了其在国内外动丰组中的应用现状,介绍了用于变流技术领城的GTO、IGBT、IGCT等典型的电力电子器件,并展望了电力电子器件的发展方向及其在动车组中的应用前景。     

城市轨道车辆电气传动系统发展综述

随着新一代IGBT电力电子器件的迅速发展,在城市轨道车辆上应用的电气传动系统的电路方案也在不断地更新与发展。文章综述了城市轨道车辆主、辅传动系统采用新器件所构成的电路方案及其发展,并结合目前国内外技术现状对其提出了一些看法。     

不竭创新的IGBT

功率半导体器件涉及半导体物理学和电力电子学等,是传统产业的转型升级与战略性新兴产业的基础性关键技术。新能源、节能环保、高端装备制造等产业的发展,都离不开以IGBT为代表的功率半导体器件及其高端系统应用装置的技术支撑。作为全控型电压驱动式电力电子器件,IGBT融合了双极型三极管     

电力电子器件与牵引传动的发展

阐述电力牵引传动与电力电子器件相互促进和相互依存的密切关系。从直一直传动，交一直传动到交－直－交传动的发展过程来看，如果没有高水平电力电子器件和现代计算机控制技术，就不可能有先进的异步牵引传动方式。现代电力电子器件的发展迅猛，开发周期愈来愈短，如快速晶闸管，ＧＴＯ晶闸管，ＩＧＢＴ、ＩＰＭ等，每种新器件的诞生都迫使我们加快了对新器件的基础应用研究，从而促进了牵引传动试的进步。     

目前我国兆瓦级新型电力半导体器件

介绍了大型相控晶闸管、IGBT及IGCT三种兆瓦级新型电力半导体器件的发展、技术特征和应用领域,初步探讨了器件的物理极限和未来的发展方向。     

征稿启事

先进功率半导体器件及其高端系统应用装置技术是节能先锋、传统产业转型和升级的基础、装备水平提升的关键。IGBT作为新型电力电子器件主流产品之一,其芯片技术日益成熟,应用领域在不断扩大。为更好地报道IGBT技术现状及发展前景,《大功率变流技术》期刊拟在2015年第2期推出＂IGBT及其应用技术＂专刊,内容涉及综述、     

电力电子技术发展与电气牵引创新

介绍了电力电子与电力牵引的发展历程,分析了电力电子与电气牵引协同发展的内在联系,指出电力电子的发展推动了电气牵引技术的创新与进步,同时电气牵引的更高应用要求也推动了电力电子技术的发展。具体阐述了IGBT以及基于碳化硅(SiC)材料的新一代功率器件的发展及应用。     

一种具有数据采集功能的IGBT驱动器北大核心

文章介绍了一种新型IGBT驱动器,该驱动器除具有传统的驱动与短路保护功能外,还具有运行状态数据采集功能。采集IGBT运行状态数据及其故障时刻数据,有助于理解IGBT工作环境,分析IGBT失效原理,为电力电子装置改进和正向设计提供理论依据。该驱动器以可编程逻辑器件FPGA为核心,集脉冲控制、驱动与保护、信号采集、串行通信功能于一体。文章详述了驱动器主要功能模块,运用数学建模、仿真和试验测试等方法验证了其功能与可靠性,为驱动技术数字化、智能化发展提供了技术储备,为IGBT模块失效分析与健康管理研究提供数据支撑。     

跨入21世纪的电力电子与传动技术

进入21世纪,世界轨道电力牵引变流技术装备在降耗提效、减少污染方面取得了新的进展。新的电力电子器件,如IGCT,IGBT,CSTBT等,不断涌现,它们在结构、性能及冷却技术上有大的提高。集约化、模块化、电磁兼容及采用软开关技术是现代牵引变流器的发展方向。同时超导变压器、永磁同步电机、无齿轮直接传动方式及解耦控制方法等新的设备和新的设计理念也将出现在未来的轨道交通车辆上。     

上海地铁1号线车辆辅助系统的国产化研制

叙述了上海进口的三种地铁车辆的基本情况，同时阐明进口车辆上电气设备进行国产化的必要性，并介绍了上海地铁1号线车辆GTO静止辅助系统的基本结构和工作原理，随着电力电子技术的进一步，性能优越的新一代电力电子器件IGBT迅速发展，在中等容量范围内正不断取代GTO应用场合，相应规格的GTO也将逐步停产，使1号线车辆购不到此类GTO作备品，因而要考虑采用相同规格的IGBT来替代，进行国产化研制。同时研制过程中也从降低运营成本出发尽可能保留原系统的特点与可用部件，从电力电子技术发展与降低运营成本出发考虑，进行国产化研制。     

地铁车辆辅助逆变器的设计与仿真

以地铁车辆用DC1500V/160kVA辅助逆变器为例,阐述了采用IGBT作为主要开关元件的主电路及其控制系统,并利用MATLAB/SIMULINK进行仿真验证其可行性,最后给出了采用电压空间矢量控制的仿真结果。     

具有先进保护功能的新型IGBT门极驱动器集成电路

论述了IGBT门极驱动器设计新方案,它具有先进的保护功能,如元件采用双电平开通以减小峰值电流,采用双电平关断以限制过电压,以及防止出现桥臂贯通的有源密勒箝位.此外还介绍一种包括双电平关断驱动器和有源密勒箝位功能的新电路,并对所述功能的试验及结果进行阐述,重点介绍双电平关断驱动器的中间电平对IGBT过电压的影响.     

电能反馈型电子负载的设计与实现

有用电压型PWM变流器设计实现了日子模拟功率负载，控制系统采用了性能优良的专门用于实时控制领域的数字信号处理器TMS320F240，优良的控制方法使得所研制的功率负载在实现电能的再生并风时功率因数趋近于1.0，且电压和电流谐波满足IEEE-519标准，实验结果证实该方案能很好的解决直流电源出厂试验问题     

地铁列车牵引逆变器中IGBT动态不均衡故障分析

以上海地铁列车牵引逆变器维修现状为例,从分析关键大功率器件IGBT的工作特性出发,通过设计支路动态电流试验,分析器件内部的电流均衡性与其功能失效的关系,为逆变器检修提出了新的思路.     

电力机车分布式逻辑控制与检测单元的研究与设计

随着机车速度的不断提高,对机车运行的可靠性、安全性及高效性提出了更高的要求,电力机车有触点继电器控制系统将越来越不适应铁路高速和重载发展的需要。本文作者开展了电力机车分布式逻辑控制与检测单元研究工作:一方面,用功率场效应管I、GBT等电力电子元器件代替中间继电器直接驱动电磁接触器等控制线圈绕组,保证各种控制命令的可靠执行;另一方面,用计算机软件实现机车各种电器的逻辑联锁关系和故障诊断,保障机车安全行驶。     

CRH380A动车组自主牵引变流器三电平功率模块研制

为满足CRH380A动车组牵引变流器三电平功率模块自主设计需求,结合三电平功率模块主电路结构特点,完成了三电平功率模块关键技术(IGBT驱动设计、低感复合母排设计和散热设计)的攻关,研制了满足CRH380A使用的自主三电平功率模块。试验和运行结果表明,该三电平IGBT模块性能良好,满足CRH380A高速动车组使用。     

在源逆变在大功率电子负载上的应用

介绍一种全自动电子负载，它利用一种新型的晶闸管触发装置，有效解决了有源逆变器易发生颠覆的难题，具体阐述了它在大容量蓄电池组和大功率电源中作电子负载时的，指出其在节约能源，提高效率，降低生产成本方面的现实意义。     

AC 01/02型电动列车牵引逆变器测试装置研制

交流传动车辆上牵引逆变器及其核心模块用的检测装置对车辆维修部门而言是非常必需的.提出并设计了AC 01/02型电动列车GTD(门极可关断晶闸管)牵引逆变器测试装置.本装置是在分析AC 01/02型电动列车GTO牵引逆变器及其相模块特性的基础上进行设计的.研究了其设计原理和相模块结构特点及其电气性能,并用于GTO逆变器及其相模块的检测与维修.还应用高性能数字信号处理器(DSP)芯片,开发了脉宽调制(PWM)控制电路板,装置及其软件设计能够符合工程应用的需要.对目前运行的绝缘栅双极晶体管(IGBT)牵引逆交器,同样具有重要的参考与应用价值.     

新型城市轨道交通车载储能系统的研制

通过对列车电制动的原理进行分析,利用超级电容可以储存大电量、快速充放电等特点,在比较传统地面集中式储能系统的基础上,研制替代列车制动电阻的新型车载储能装置。该装置包括一次系统和二次系统。一次系统主要包括断路器、IGBT以及电容器组组成。二次系统主要是控制器,对升降压模块的IGBT进行控制以及算法计算等。该装置能够有效的减少轨道交通列车牵引能耗,减少地铁制动热量散发,降低涵洞温升,达到节能减排的效果,从而节约列车实际运营成本,具有较好的实用价值。     

中大功率变流技术的发展

回顾了与中大功率变流技术密切相关的各类功率半导体器件发展历程，详细介绍了当前广泛应用的IGBT，IGCT，IEGT，MTO，碳化硅功率器件及其应用特点。概述了大功率变流技术的基本电路拓扑，介绍了三电平电压源变流器、级联H桥多电平变流器以及矩阵变换器等常用拓扑。并从工业调速系统、铁路牵引系统以及公路牵引系统等实际应用出发，介绍了大功率变流器的最新应用实例，包括混合动力和纯电动汽车的驱动装置等。提出了在大功率变流领域一些有望在未来10年得到提高的关键性技术和需要特别加以关注的发展趋势。