国产化6500V/200A高压大功率IGBT的研制

研制的IGBT器件采用完全国产化芯片,通过ANSYS仿真软件对电磁场、热、应力分布等特性进行仿真,实现IGBT器件结构设计最优化;研制的高压大功率IGBT通过了器件、功率模块、辅助变流柜和机车级的试验验证。试验结果满足设计要求,并已形成了芯片—IGBT器件—功率模块—变流器完整产业链,成功批量应用在国内轨道交通领域,具有重大的社会意义和市场前景。     

基于DSP和USB的列车冲动检测仪的研制

介绍了一种基于DSP和USB总线设计的新型列车冲动检测仪.在介绍了系统的整体硬件组成的基础之上,描述了系统各模块的构成、模块主要芯片的性能及工作原理,给出了模块及器件之间接口的设计思路和架构,最后介绍了系统软件框架.该检测仪成本低、便于使用、可靠性高、人机界面良好,在实际应用中取得了良好的效果.     

机车IGBT模块应用失效研究

针对机车IGBT模块应用失效后发生炸损,造成失效原因很难查找的问题,分析IGBT模块在应用工况下的开关状态,得出5种失效模式类型。结合厂内和现场失效模式分布统计,对5种失效模式和早期失效以及应用过程中引起的失效进行原因分析,最后从应用和器件2个维度针对性提出设计改进意见。     

新一代牵引级IGBT模块技术研究与应用

牵引级IGBT模块是现代轨道机车车辆牵引变流器中实现电能变换和功率输出的核心功率器件。新一代牵引级IGBT模块采用最新的IGBT4芯片、EC4二极管芯片、VLD和DLC芯片边缘终端技术,优化了芯片面积与栅极电荷的设计,具有较低的导通电压、优良的高低温电气特性和安全工作区性能。新型IHV-B封装优化了内部芯片布局和互连设计,降低IGBT模块的杂散电感;通过增大芯片的有源面积,减少静态损耗并降低了模块的"结-壳"热阻;优化的功率端子结构提高了抗振动性能,并具有良好的温度分布特性。IGBT4模块通过了一系列严格的可靠性测试,具有良好的环境适应性、功率循环能力和高可靠性。应用IGBT4模块可以提升牵引变流器的功率密度和集成度设计,实现小型轻量化和长寿命的牵引系统解决方案。     

1700 V/1600 A SiC混合IGBT应用研究

SiC功率器件具有高频、高效率、耐高温、抗辐射等优势,介绍了目前SiC功率器件应用情况,阐述了SiC-JBS以及SiC混合IGBT的特性,分析了应用于1 700 V混合IGBT的驱动技术,完成了SiC混合IGBT模块功率试验研究。     

基于Buck斩波电路的充电机模块的设计

设计了一种基于Buck斩波电路的充电机模块,对电路进行分析及计算,确定了充电机模块各电力电子器件关键参数和器件选型。采用Matlab/Simulink仿真平台构建仿真模型,对各关键参数进行仿真分析。结果表明该模块性能完全达到设计要求,具有较高的实用价值。     

SiC混合IGBT器件应用研究

Si C功率器件具有高频、高效率、高功率、耐高温、抗辐射等优点。文章介绍了目前Si C功率器件应用情况,阐述了Si C pn结肖特基势垒(JBS)、Si C-MOSFET以及Si C混合IGBT的特性,分析了应用于1 700 V Si C混合IGBT的可编程驱动技术;最后简述了Si C模块功率试验情况。     

高可靠牵引变流器IGBT主动结温控制技术研究

轨道交通变流器应用工况相对严苛,对变流器和IGBT器件的可靠性与寿命要求较高。为改善IGBT的结温提高变流器的应用寿命和可靠性,基于机车变流器模块的工作模式构建通用损耗计算模型,实现对变流器IGBT器件结温的在线估算;在此基础上,结合轨道交通应用场景,分别从开关损耗和散热系统2个维度设计了一种综合主动结温控制方法。仿真和试验验证实施主动结温控制是可行的。     

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。     

一种具有故障处理能力的电容箝位子模块拓扑分析

通过介绍T型子模块、电容箝位子模块和二极管箝位子模块拓扑,提出一种基于T型子模块的改进电容箝位子模块拓扑。分析系统在故障时子模块各器件的电参数变化,从理论上确定其器件耐压特性和故障阻断能力。在MATLAB/Simulink平台上建立基于MMC的整流电路进行仿真,并与二极管箝位子模块和T型子模块进行了比较。研究结果表明:该子模块具有较强的故障处理能力。     

200km/h交流传动客运电力机车辅助变流柜

详细介绍了200km/h交流传动客运电力机车辅助变流柜的电气原理、技术特点、性能参数和结构组成。该辅助变流柜用于200km/h速度等级电力机车的电传动系统,采用数字控制模式及模块化结构的设计理念,集辅助变流器、充电机、低压控制和网络传输于一体,现已通过型式试验,达到装车运行要求。     

三点式H桥单元级联多电平高压变频器技术

介绍了为高压风机水泵类负载开发的1.2MVA/6kV变频器及其性能参数、三点式单相变频功率模块单元、机组冷却技术、可拓展的开放式结构设计、控制和保护技术以及操作与显示界面等.     

一种采用无源软开关吸收电路技术的新型高效DC/DC变换器

主要从4个方面叙述了采用无源软开关吸收电路技术70 kW的DC/DC变换器,即(1)无源吸收电路的工作原理;(2)PWM控制方式的选择和比较;(3)大功率高频变压器的设计步骤;(4)一次侧整流电路二极管过冲电压限制以及吸收电阻的选型分析.最后给出了试验波形和效率曲线.     

CRH3型动车组辅助变流器半实物仿真系统

基于对CRH3型动车组辅助变流器电路结构、控制器K1及其接口的分析,采用的模拟方案有:使用电磁继电器模拟接触器的闭合和关断;使用常闭按钮开关模拟熔断器、主风扇M30和变压器超温保护的反馈触点;采用反相器将IGBT的控制信号取反,以模拟IGBT的反馈信号;设置2个可调电阻用以模拟功率模块进风口和出风口的PT100温度传感器,并通过调节电流实现对主风扇M30的控制。采用Matlab软件的Simulink工具箱建立辅助变流器半实物仿真系统主电路的仿真模型,在Matlab软件的实时开发环境(Real-Time Win-dows Target,RTW)模块中经过模型分析、代码转换、程序生成并运行联编文件等步骤,获取该模型的可执行文件。运行该可执行文件,通过选择外部模式、构造、连接目标机、运行等步骤,再打开控制器K1,实现半实物仿真系统和控制器的协同工作。使用Visual Basic软件开发该仿真模型的人机界面。实践证明,这一方式完全能满足设计需求,同时又具有较高的性价比。该辅助变流器半实物仿真系统已经成为辅助变流器国产化设计的重要工具。     

IGBT变流器模块试验装置的研制

针对变流器模块的测试要求,研究开发了一种用于变流器模块进行功能考核的试验设备,对该试验装置的硬件架构、工作原理、主要功能及软件设计等进行了说明。运用该试验装置可对变流器模块在低压工况、大功率工况下的工作状态进行考核。     

HX_D3C型电力机车辅助变流器水冷却技术的研究与实现

HXD3C型机车投入运用以来,经常因辅助变流器风冷系统冷却不良造成机破。为了彻底解决该辅助变流器冷却不良的问题,提出了采用主、辅变流器水冷却系统并联、降低辅助变流器开关损耗的总体方案。通过对该方案中功率元件散热、冷却能力等技术参数的分析及试验验证,说明了方案的可行性。该方案能彻底解决风冷散热器污损而引起的机破问题,为后期HXD3C机车辅助变流器水冷方案的批量装车奠定了基础。     

基于TCMS的列车辅助变流器启动及复位方法研究

为了解决在中压电源并网启动控制过程中,因辅助变流器启动逻辑误判而出现的启动失效和正常设备被列车控制管理系统隔离的问题,设计一种先期前置清零和后期备份的故障排除方法,该控制策略可有效地避免不必要的中压减载,显著提高列车中压供电系统的可靠性及旅客乘车的舒适度,保证辅助变流器启动逻辑循环的流畅性。该方法经地面联调平台仿真验证和车辆现场试验验证,效果良好。     

HXD1C机车辅助变流器系统及特性分析

阐述了HXD1C机车辅助变流器系统及主电路逻辑控制过程,分析了主电路的等效阻抗、输入电感特性及中间直流环节特性,提出一种开关电压电流估算方法,并通过仿真对主电路电压电流波形进行分析,为进一步确保辅助变流器的正常稳定运行和辅助变流器的优化改善提供参考.     

用于直流电动转辙机的高频开关电源设计

针对目前工频直流电动转辙机电源，提出一种利用高频开关电源技术研制的新型开关电源。该电源采用双管双正激变换技术、功率因数校正技术（PFC），实现了大功率高电压输出。详细论述了该电源模块的组成和工作原理。实际使用证明，该电源完全可以替代目前的工频电源。     

自换向辅助电路零电压转换PWM变流器(一)

介绍了一类新型的零电压转换(ZVT)的直-直PWM变流器,它使用了一个与辅助开关相连接的LC谐振电路,该电路被视为一个自换向辅助电路.它在较宽的负载范围为辅助开关实现零电流换向提供了一种简单可靠的方法,而不需任何电压源.此外,这种辅助电路与主电源变流器并联,保持了零电压转换特性.还分析了这种具有自换向辅助电路的零电压转换升压PWM方案,它的可行性与可靠性由实验数据证实,实验模型的额定功率为1kW,频率为100kHz.