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。     

基于2SC0108T芯片的三电平IGBT模块驱动电路

介绍了基于2SC0108T驱动芯片的三电平IGBT模块驱动板,该驱动板具有电源欠压保护、短路保护等功能。利用PSpice电路仿真软件对其前级PwM驱动信号调理电路及故障信号反馈电路进行了原理性验证,同时与F3L400R12PT4型三电平IGBT模块进行联调,通过斩波试验和短路试验证明了该款驱动板在工程应用中的有效性和可靠性。     

电动汽车用电机驱动器IGBT模块驱动电源

分析了IGBT模块门极特性以及IGBT驱动电源在隔离、功率及温度等方面的特殊要求.提出了一种利用开关电源反激拓扑结构设计IGBT驱动电源的方法,最后通过设计的电动汽车用电机驱动器IGBT模块驱动电源进行了实验验证.     

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。     

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。     

IGBT模块功率损耗的产生机理、计算及模拟

分析了IGBT模块功耗的来源,根据其导通和开关波形讨论了功耗的定义和计算方法;介绍了如何根据模块数据手册估算IGBT及其续流二极管(FWD)的功耗,以及利用PSIM软件模拟模块在应用系统中的功耗;分别利用基本公式和PSIM软件模拟计算和比较了一个逆变电路中IGBT模块的功耗和最高结温。     

HXD3型电力机车主牵引变流器中IGBT的故障分析及技术措施

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)集场效应管(MOSFET)和大功率晶体管(GTR)的优点十一体,因此,在变流领域中得到了广泛的应用.文中介绍了 IGBT的工作原理和其在HXD3型电力机车主牵引变流器(CI)中的应用,并分析IGBT模块的损坏机理、失效原因,给出了防止故障的技术措施.     

模块化多电平变流器的最近电平逼近调制策略

简要介绍了模块化多电平变流器(MMC)的拓扑结构和工作原理。由于变流器内子模块串联会造成电容电压不均衡,文章采用最近电平逼近的调制方式,将子模块电容电压进行排序,再根据相应电流的方向确定各子模块的投切状态,以此实现子模块上电容电压基本趋于稳定。仿真结果表明,最近电平逼近的调制方式非常适用于大功率应用的场合。     

时速400公里动车组的牵引系统主要顶层技术指标研究

为设计时速400公里动车组牵引系统,基于其牵引性能的要求,采用理论计算和仿真的方法研究牵引系统主要顶层技术指标。运行总阻力采用基于大西高铁综合试验数据确定的运行总阻力计算公式计算;按照在平直线路上动车组以速度400km·h-1运行时仍具有0.05m·s-2剩余加速度的要求等计算并提出总轮周功率为14 000kW;基于对三电平结构和二电平结构牵引变流器主电路拓扑的技术分析,提出二电平架控方式的牵引变流器拓扑;按照6 500V/750A型IGBT双管并联方式推算单辆动车的最大轮周功率,据此给出6M2T的整车动力配置方案;充分考虑黏着系数限制曲线、起动加速指标、牵引能力和电气制动能力的发挥及有关技术条件规定计算起动牵引力、恒转矩区电气制动力和恒功率转折点对应的速度。在郑徐客运专线条件下对建立的牵引系统仿真模型进行仿真验证。结果表明:所给出的牵引系统顶层技术指标设计合理,能够使时速400公里动车组在起动加速阶段加速快、恒速运行阶段速度波动小、制动停车阶段减速快。     

模块化多电平变流器预充电控制及其SVG实验

介绍了模块化多电平变流器的拓扑结构与工作原理,提出了适用于模块化多电平变流器的控制策略与子模块储能电容预充电策略,并进行了SVG样机研制。相关实验结果表明：模块化多电平变流器具有良好的动态响应性能,输出电压电平数较高,电压谐波含量小,工程应用前景十分广阔。     

级联变频器电路拓扑及其数学模型

提出了五电平功率单元级联变频器的主电路拓扑,探讨了输入移相整流技术,在详细阐述新型五电平功率单元级联变频器的主要特点和电路拓扑的基础上,运用坐标系变换的方法推导了五电平功率单元级联式变频器的空间数学模型并予以分析,为下一步级联变频器系统的运行与故障状态下的稳定性分析奠定了基础,并给出了功率单元旁路时的解决办法及实验结果。     

IGBT模块功率循环能力与可靠性试验

为验证IGBT模块的可靠性,分析了IGBT模块的封装结构,并在传统IGBT模块功率循环试验的基础上建立新的模型,通过具体的试验得到IGBT模块功率循环后失效状况,并对该状况进行分析。相对传统IGBT寿命预测和可靠性评估,该功率循环的新方法更加贴合实际应用工况,对IGBT失效分析具有借鉴作用。     

三相三电平PWM整流新技术

三相三电平PWM整流电源具有输出直流电压稳定、功率器件承受压力小、交流侧电流波形正弦度好和功率因数高等特点,其在中、高压交流调速、电力系统等领域的应用越来越广泛。文章从拓扑结构、数学模型和控制方法几方面介绍了三相三电平整流电源的国际国内新技术,重点讨论了三相二极管箝位三电平PWM整流电源的中点电位平衡策略。     

轨道交通用高压IGBT技术特点及其发展趋势

针对轨道交通用高压绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)的应用特点,从芯片和模块两方面对轨道交通用IGBT的技术特点进行了分析。随着IGBT芯片及模块的设计与工艺技术发展,未来轨道交通用IGBT将朝更高功率密度、更高工作温度、更智能及更可靠的方向发展。     

有源钳位四电平能馈变流器预测电流控制

地铁能馈变流器能回收车辆制动能量,实现节能减排。多电平变流器可以降低有源开关的断态电压上升率,有效保护电路元件,提高输出电流的波形质量,一直是中大功率领域研究的热点。模型预测控制算法是应用于多电平变流器的一种控制算法,具有运算简单、速度快和适用性广等优点,在变流器控制领域有广阔的应用前景。目前,能馈变流器的拓扑主要为二电平和三电平,对四电平拓扑的应用关注较少。有源钳位四电平拓扑采用有源器件的T型连接代替钳位二极管,减少了元件数量,降低了系统损耗。在四电平能馈变流器的控制算法方面,载波调制算法仍被广泛使用,模型预测控制算法未能得到应用。在此背景下,提出一种适用于有源钳位四电平拓扑的预测电流控制算法,建立四电平拓扑的数学模型,分析开关状态对直流母线电容电压的影响,建立电流和电容电压的预测模型。通过模型预测控制算法中的代价函数,实现输出电流和电容电压的多目标控制。利用并网仿真模型对所提算法进行验证,在预测控制作用下可以顺利并网,并输出高质量的电流。进行阻感负载实验,能有效跟踪给定电流,维持电容电压稳定,对于负载突变也有较强的鲁棒性。仿真和实验均证明了拓扑模型和控制算法的有效性,展现了其在地铁...     

基于电压移位调制技术的二极管箝位四电平逆变器

多电平逆变器在高压大容量电能变换中得到广泛应用，其控制策略和电路拓扑等已成为了研究热点。文章首先对二极管箝位式四电平的拓扑结构和工作原理进行了详细分析，接着讨论了电压移位控制策略，最后将二极管箝位四电平逆变器在MATLAB＼Simulink环境下进行仿真，并给出了相应的仿真波形。     

IGBT模块中续流二极管关断过程失效机理分析

鉴于IGBT模块中的续流二极管在关断过程中会发生瞬变,文章从二极管的设计准则出发,研究续流二极管发生失效的机理,并结合一个IGBT模块中二极管失效的具体案例进行分析,给出了二极管失效的几种原因,并提出了避免其失效的几种方法。     

一种新型混合多电平逆变器

在传统的多电平逆变器拓扑结构的基础上，提出了一种新型的混合多电平逆变器拓扑，并分析了其工作原理，采用SHEPWM作为该拓扑的调制方式，实现了基于TIDSP TMS320LF2407（A）单相拓扑的控制，最后通过实验研究证实了该种拓扑的可行性，并给出了相应的结论。     

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.     

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。