IGBT变频器的关断浪涌电压仿真分析及其抑制方法

对IGBT变频器关断浪涌电压产生机理进行分析,介绍采用吸收电路及减小主电路分布电感这两种抑制浪涌电压的方法,并通过实测与仿真进行验证。     

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。     

MOSFET和IGBT关断特性及其对并联特性的影响

文章描述了MOSFET和IGBT关断特性的不同,及其对关断瞬间并联均流特性的影响。MOSFET和IGBT共有的MOS门极结构导致其在器件开通过程具备相似的开通特性。然而,MOSFET单极性结构和IGBT双极性结构的不同导致了其在关断过程中具备不同的关断原理(除了拖尾电流之外),这种不同的关断原理尤其表现在门极电压对关断电流的控制程度。MOSFET的关断电流完全直接受控于门极电压,而IGBT的关断电流在某种程度上不完全直接受控于门极电压。不同的关断原理进而导致了关断瞬间不同的并联均流特性,尤其是在电路参数不匹配的情况下的并联关断均流特性。文章通过理论分析和仿真建模对上述问题进行了研究,仿真和试验结果验证了所提的观点。     

基于IGBT浪涌过压预测保护与提高利用率的研究

通过对IGBT芯片技术发展与英飞凌第4代IGBT主要技术特性的分析,给出了一种基于IGBT关断软特性与稳定性来进行浪涌过压预测保护的方法,并由此提出了在工程设计中提高IGBT利用率的应用策略。     

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。     

LLC谐振变换器中IGBT的死区时间分析及优化设计

IGBT死区时间的合理设置是零电压开关(ZVS)型LLC变换器实现软开关的必要条件。在IGBT关断时,由于其输出电容非恒定,导致死区时间设置相对复杂。文章分析了IGBT的关断特性,指出在LLC谐振电路中工作结温越高,工作功率越大,越不利于实现软开关;提出应在最高工作结温和最大工作负载情况下设计最小和最大死区时间。最后,通过搭建60 kW的LLC变换器进行验证,试验结果与理论计算结果基本一致,验证了优化设计的准确性。     

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.     

有源电压箝位串联HV IGBT的适用性和优化(二)

介绍了5.2 kV高压绝缘栅双极型晶体管(HV IGBTs)的成功串联应用.穿通型HV IGBT串联应用时要完全控制感应过电压,最大的障碍是拖尾电流的关断问题.可以证明,采用先进的电压箝位技术能够限制因关断拖尾电流而引起的第二个电压尖峰.阳极采用载流子寿命局部分布的IGBT很适合这种应用;拖尾电流间隔时间越短,关断损耗越小.文中集中讨论了穿通型HV IGBT器件串联时的最佳通态等离子体分布,HV IGBT的最新发展趋势似乎与讨论结论相一致.未来先进的HV IGBT技术可完全减轻第一代HV IGBT串联时的困难.     

有源电压箝位串联HV IGBT的适用性和优化(一)

介绍了5.2 kV高压绝缘栅双极型晶体管(HV IGBTs)的成功串联应用.穿通型HV IGBT串联应用时要完全控制感应过电压,最大的障碍是拖尾电流的关断问题.可以证明,采用先进的电压箝位技术能够限制因关断拖尾电流而引起的第二个电压尖峰.阳极采用载流子寿命局部分布的IGBT很适合这种应用;拖尾电流间隔时间越短,关断损耗越小.文中集中讨论了穿通型HV IGBT器件串联时的最佳通态等离子体分布,HV IGBT的最新发展趋势似乎与讨论结论相一致.未来先进的HV IGBT技术可完全减轻第一代HV IGBT串联时的困难.     

问与答

答：（1）IGBT（绝缘栅双极型晶体管）是功率MOSFET 技术的派生器件。它结合了双极结型晶体管（BJT）的低导通损耗和功率MOSFET的高开关速度的特点,是一种电压控制型器件。与晶闸管相比，IGBT速度更快，dv/dt抗干扰和栅极关断能力更好。当某些晶闸管例如GTO由门极关断时，要求有反向门极电流，而IGBT关断时，唯一要求的是栅极电容放电。象MOSFET一样，IGBT是跨导器件，只要保持栅极电压在阈值电压电位以上，便能维持IGBT的充分导通状态。在故障情况下，IGBT表现了可靠耐用的特性。当器件处于端子短路或接地状态时，短路…     

限制并联电容补偿装置过电压的措施

通过对并联电容补偿装置投入时电容器和电抗器产生的过电压、电流的计算,分析了电抗器易烧毁的原因,并提出提高电抗器匝间绝缘与整体对地绝缘、在电容器和电抗器之间并联1 台10 kV 氧化锌避雷器等方法,以限制并联电容补偿装置操作产生的过电压。     

6.5kV高压IGBT的并联应用研究

随着变流器单机容量的不断扩大及中间电压的不断提高,对6.5kV高压IGBT的并联应用需求也越来越多,为了满足该需求,特进行了6.5kV高压IGBT的并联应用研究,包括理论分析、研究性试验及工程化设计开发及试验.结果表明:6.5kV高压IGBT并联取得了很好的均流效果,能够满足变流器批量工程应用要求.     

断电过电分相的过电压暂态过程分析

针对电力机车/动车组断电通过关节式电分相装置时仍产生过电压,分析了击穿放电间隙造成变电所跳闸事件的故障机理.介绍通过暂态求解得出过电压幅值的计算公式,确定其性质为合闸过电压和谐振过电压.     

内燃机车励磁恒压调节装置电路设计

介绍内燃机车励磁恒压调节装置的功能，详细叙述了该装置的过压、欠压和过流保护电路原理，阐述了利用脉宽调制来控制输出的电压值和电流值的方法。TPZ25型恒压励磁调节装置现已运用在160km/h“曙光号”内燃动车上，在国内内燃机车供电系统属首次研制。     

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。     

交流传动电力机车主电路保护技术分析

对交流传动电力机车主电路结构进行了简要介绍,并结合电力机车典型主电路原理图,根据水冷IGBT变流器的控制特点,系统全面地阐述了各谱系交流传动电力机车主电路的网侧电路、变压器次边、四象限整流电路、中间直流回路及逆变输出回路的接地、过流/短路以及过压故障的检测方案和保护控制逻辑,并重点分析了定位接地故障的意义和方法,对理解和掌握交流传动电力机车主电路保护技术方案具有重要意义。     

10kV电力系统谐振过电压的原因及抑制措施

通过对10kV中性点不接地运行方式下谐振过电压的分析,说明产生谐振过电压的条件、种类及特点,并提出以下抑制谐振过电压的措施:采用自动调谐接地补偿装置或可控硅多功能消谐装置,在电压互感器的中性点接消弧线圈,或接消谐器等。     

基于概率的机车过分相过电压仿真实测及其机理研究

分析了不同变压器接线方式下所产生的两供电臂电压相位差对关节式过分相感应电压大小的影响;并通过仿真模拟机车进入和离开中性段时所产生的操作过电压;中性段上可能由于操作过电压激发铁磁谐振,铁磁谐振情况下右侧供电臂通过受电弓接入中性段所产生的操作过电压是造成放电间隙击穿的主要原因;用实测和仿真结果证实了分析结果。指出通过装设谐振抑制装置可以将操作过电压限制在可接受范围内,避免引起变电所跳闸。