高压IGBT芯片开关过程栅分布效应仿真研究

高压IGBT在导通或关断时是先从栅焊盘处获得驱动信号,然后再依靠多晶硅层通向芯片的各个区域。由于多晶硅层形成的栅分布电阻效应使得芯片内元胞对栅驱动信号的反应时间不同,芯片内各个元胞不能同时开启或关断,因此IGBT芯片在开关过程中容易产生电流集中现象,尤其当芯片面积较大时,电流集中的现象尤为明显,由此引起芯片动态过程分布效应问题。文章围绕IGBT的电学和温度特性研究高压IGBT芯片动态过程分布,对IGBT芯片进行器件结构建模,搭建Spice电路构建带有栅极电阻和栅极分布电阻的IGBT模型,仿真分析IGBT芯片动态过程中电压、电流和功率的变化情况。采用ANSYS仿真软件构建IGBT热仿真模型,仿真分析动态过程分布中电流集中效应给器件表面温度分布带来的影响,为提高器件的电流和温度分布均匀性提供了重要的参考依据。     

基于电压负反馈的IGBT双路驱动电源设计

设计了一种基于电压闭环的双路IGBT驱动电源,该驱动电源能够输出+15 V和-10 V两路电压,用于驱动IGBT的开通和关断。当输入电压低于-21 V时,通过反馈电路可将关断输出电压稳定在-6 V,保证IGBT可靠关断。最后,通过在Pspice软件中的仿真,验证了该电路的可行性和正确性。     

日本铁道车辆用新型逆变器

ＩＰＭ是一种将驱动和保护电路集成于一体的智能功率器件。为了开发符合２１世纪要求的高性能铁道车辆用逆变器，日本铁路采用了世界上最新的功率器件－－高耐压智能模块（ＨＶＩＰＭ），从而使原来采用３点式逆变电路改为２点式，大大简化了电路，缩小了体积，减轻了质量，提高了可靠性。本文介绍了３．３ｋＶ ＨＶＩＰＭ器件在日本铁道车辆上的应用情况。     

1700V IGBT场限环场板终端优化设计

击穿电压是IGBT的一个重要参数,而器件的击穿电压主要与终端结构有关,所以对终端结构的研究一直备受关注。文章设计了一种1 700 V的IGBT终端结构,采用场限环和场板相结合的终端技术,降低了器件表面电场峰值,提高了其击穿电压。通过仿真分析多组不同场板长度和氧化层厚度的终端结构,采用多项式拟合和多元回归分析击穿电压、表面电场分布与每个环上的场板长度和氧化层厚度的关系;在此基础上提前预测器件的击穿电压和表面电场分布,缩短终端设计时间;经过调整后,在366μm的终端上仿真实现了1 927 V的击穿电压,终端效率达到了91.5%。该终端优化设计方法能够优化器件的表面电场分布,有效降低表面电场峰值,并提高终端效率。     

IGCT无吸收和串联工作电路仿真的新型有效的物理模型

文章讨论了用Saber MAST软件完成电路仿真,并精确计算集成门极换流晶闸管(IGCT)静态和动态性能的新物理模型.通过仿真结果与硬开关无吸收工作中4.5 kV/3 kA IGCT的试验结果的比较验证了该模型.此外,文章还分析了2个串联IGCT开关的仿真结果,特别是在忽略无吸收电路时器件特性和门极驱动存在的必然差别引起的关于开关之间阻断电压非均衡分布的问题.还给出了计算吸收容量的一种想法.     

串联H桥形式的直接耦合SVG装置的仿真研究

为减少功率器件的数目，提出性能，提出一种新的采用直流环节电压不等的Ｈ桥串联形式的高压逆变电路，并针对其用作直接耦合ＳＶＧ装置时的控制策略问题进行了仿真研究。     

具有恒定开关频率的感应电机无速度传感器直接转矩控制

介绍了一种具有恒定开关频率的新型直接转矩控制方法 ,通过定子磁链、定子电压与同步角速度之间的关系式实时计算下一个控制周期内需要加在电机定子绕组上的电压 ,实现了对感应电机的动态解耦控制 ,采用空间电压矢量调制的方法使逆变器开关器件处于恒定频率工作状态。在低速下较传统直接转矩控制方法具有更优的控制性能 ,在高速下与传统直接转矩控制方法同样具有响应快、性能不受电机参数影响等优点 ,并介绍了该方法的无速度传感器实现 ,仿真结果验证了本文所述方法是有效的     

具有宽电压调节范围的谐振型变流器

针对传统的变流器中输出电压一般总是低于交流输入电压的状况，提出了一种新型串联谐振直流环节变流器。该变流器在取消直流大电感，并为开关器件提供零电流开关条件的同时，还可以实现变流器输出电压在交流输入电压以上或以下的较宽范围内任意调节，而不受输入电压大小的限制。介绍了电路的工作原理，给出了升压及降压时两组有代表性的试验波形。     

一种多路径环境下的智能选路算法设计与实现

为解决目前一些多路径软件的选路算法需手动设置所带来的盲目性问题，提出并设计了一种智能选择选路算法的策略，进而实现了一种智能选路算法。该算法主要通过系统独立的线程自动监控主机与存储系统中各条物理路径的I/O情况，动态地选择一种较为恰当的选路算法进行最优路径的选择。该算法在多路径环境下利用微软MPIO框架实现，实验表明，该算法具有较好的I/O传输性能。     

基于d轴电流直接求解的定子磁场定向控制系统

根据定子磁场定向控制理论，提出一种基于d轴电流直接求解的磁链、转速、转矩闭环定子磁场定向控制系统。定子磁链观测器采用电压、电流混合模型，从原理上分析了模型切换点选取方法。通过Maflab／Simulink仿真验证了该控制系统在动态响应过程中，定子磁链的稳定性好、转矩响应快等优点。     

基于多MPU嵌入式系统的列车运行监控装置测试设备设计

对列车运行监控装置信号进行分类,提出了一种基于多MPU嵌入式系统的列车运行监控装置测试设备的设计方法。该设备能够输出和测量数字电平信号、电流电压信号、频率信号;能够输出多路任意波,且所处理信号的精度高、范围宽。该设备具有很强的可扩展性,可以根据实际需要对设备资源进行配置。     

多制式高频辅助变流器模块设计

提出了一种应用于400 km/h高速永磁动车组辅助变流器系统的高频辅变模块,模块内部集成TLbuck变换、LLC谐振变换及三相逆变功能,涉及多种不同电压等级的IGBT器件,解决了低压器件在高压工况下应用的耐压问题,适用于交流与直流两种制式供电。文章主要阐述了绝缘设计、总体结构设计、散热设计、驱动控制方案,并通过仿真和试验进行了验证。     

直流电源屏电池单片机监测系统

本文提出了一种监控和检测直流电源屏辐镍蓄电池的“微机监测系统”。它利用单片机控制多路输入采样转换电路和模／数转换电路，采集镉镍蓄电池的电压信号，经分析计算将镉镍蓄电池的电压值打印出来。     

基于二极管箝位级联拓扑变流器的直驱风电用变流技术

直接驱动型风力发电系统需要全功率变流器作为与电网的接口，多电平变流器的应用得到了广泛关注。二极管箝位五电平级联H桥拓扑，结合了二极管箝位型多电平和级联H桥多电平的优势，只需较少的箝位二极管和独立直流电源，即可进一步提高输出电压等级；使用移相变压器和12脉波整流器作为输入电路.可以方便地应用在使用多相永磁同步发电机的直驱风电系统中。基于拓扑提出了消谐波SPWM和载波相移SPWM相结合的调制方法，能够方便地对二极管箝位级联拓扑进行控制，可以进一步提高等效载波频率，减小器件损耗和滤波器体积。仿真和实验结果证实了所采用的拓扑及其控制方法的有效性。     

铁路新型接触网取电电源净化装置的研究

对比接触网供电质量与铁路站点常用用电设备供电要求,借鉴国内外已有的从接触网取电的做法,提出一种新型接触网取电电源净化装置。装置采用直流环节作为中间环节,实现输入电压与输出电压的解耦,有效解决输入电压波动范围大和品质差的问题;采用一种带有输出电压有效值反馈控制及负载电流前馈控制的多闭环反馈控制器方案,使接触网电源净化装置具有自动的限流保护功能,可以提高电源驱动冲击负载的能力;负载电流前馈控制的引入,可使接触网电源净化装置对负载的变化有及时的调节能力,同时使动态响应特性大大提高。新型接触网取电电源净化装置在铁路站点进行实际测试证实,可在输入电压谐波较大、电源波动范围较大、电压波峰系数较高的条件下可靠运行,输出稳态和动态指标满足用电设备要求。新型接触网电源净化装置技术先进,具备在国内和国际上推广的实力和前景。     

基于矢量控制的双有源桥DC-DC变换器

双有源桥DC-DC变换器(Dual Active Bridge,简称DAB)是电力电子变压器取代传统变压器的核心器件,为了提升DAB的动态响应速度,在单移相的基础上,结合两电平PWM模型,提出了一种矢量控制策略。通过将高频变压器高压侧电流变为d-q坐标矢量,对DAB低压侧输出电压和无功电流进行控制。该控制方法可以提升动态响应速度,保证功率平衡并减小损耗。最后,在Matlab/Simulink仿真平台建立了DAB矢量控制模型。结果表明,DAB DC-DC变换器在矢量控制策略下,有更快的动态响应速度,对无功电流有良好的控制效果。     

高压输电线路带电指示器的研究与设计

针对运行中的6~40 kV高压输电线路进行电压检测,判断输电线路是否带电,提出一种利用电场法获取电压信号,利用磁场法获取工作电能的新型输电线路电压在线监测装置,经试验测定,该方法可以实时监测高压输电线路电压信号有无,为完全消除因误接触带电高压线路引发重大事故提供一种科学有效的解决方法。     

寄生参数对IGBT关断浪涌电压影响的仿真建模

IGBT作为能源变换与传输的核心器件具有良好的载流与抗压能力,在轨道交通、电力系统等行业领域应用非常广泛。以建模仿真的方式模拟浪涌电压实际运行性能,深入研究其特性,可为提高功率器件系统的安全性与稳定性提供依据。文中通过有限元法求解电磁准静态场提取单桥臂回路各器件的寄生参数,并结合IGBT器件静态、动态特性建立了精确的单桥臂电路模型。通过对比不同精度模型的仿真计算结果表明,寄生参数对于浪涌电压的幅值大小和振荡具有不可忽视的影响,在电路优化设计中应予以充分的关注。该精确模型具有精准、易调控的特点,仿真结果对IGBT功率器件精确的损耗计算、可靠的电磁兼容设计及评估潜在风险具有指导性意义。     

三电平逆变器SVPWM直接转矩控制方法

二极管中点箝位型三电平逆变器广泛用于中高压大容量交流调速系统,具有对器件耐压要求低、输出谐波含量低和控制性能好等优点。直接转矩控制方法拥有快速的转矩响应、对电机参数变化的鲁棒性等优点。文章采用中长矢量合成的方法,提出了一种新的空间矢量调制方法,应用于二极管中点箝位型三电平逆变器的直接转矩控制。仿真结果表明,该方法有效地控制了逆变器的中点电压,抑制了电压跳变。     

DF4型机车运动中无电压,电流的故障分析及处理

机电运行中的无电压、电流故障主要发生在励磁回路，而该回路分为三级励磁电路。文中具体分析了每级励磁电路存在的问题及故障原因，并提出相的处理方法及防止措施。