大功率IGBT直接并联应用技术研究

介绍了工程中大功率IGBT常用的几种并联方式,并详细介绍了大功率IGBT直接并联应用的技术要点。通过对直接并联应用技术的研究和工程设计开发,包括理论分析、研究性试验以及装车运行考核,表明采用该种大功率IGBT直接并联技术的产品具有更加优良的均流效果和更高的可靠性,有着广阔的市场前景。     

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。     

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.     

动力集中动车组列车供电装置输出过流解决方案

针对某动力集中动车组DC 600 V列车供电装置并联供电过程中出现的输出过流问题,开展了相应的试验测试,通过对输出电压、电流波形的分析,确定了并联过流是由两路IGBT的导通时刻不一致引起的,提出了解决方案,并在实际的工程应用中得到了验证。     

基于高效扰流技术的IGBT双面冷却散热器性能优化研究

基于数值仿真和试验研究方法,对用于轨道交通变流器的液冷散热器的性能进行了研究和优化设计,并将结果与HXD1C机车、HXD2B机车当前使用的散热器对比。结果表明,通过使用高效扰流技术和4组并联的流道结构,提升了散热器换热能力并降低了流阻,使散热器台面温升比HXD2B和HXD1C机车使用的散热器分别降低37%和14.1%,流阻分别降低36.9%和22.3%;通过使用对称的双面冷却结构,使IGBT安装面的均温性得到提升,并使其占用空间比单面平铺安装减少26%。     

HiPak 6.5kV IGBT的开关特性及门极驱动电路对其影响

介绍了ABB对Hi Pak 6500V/750A IGBT模块反向恢复特性的研究,首创性地就di/dt对二极管和与之反向并联的IGBT的正、反向恢复特性的影响进行了研究;并分析了di/dt对IGBT模块的影响,可以确认di/dt在其反向恢复过程中起重要作用,即当di/dt过高时,IGBT和二极管芯片会发生损坏,并有可能随后导致变流器的桥臂间短路。文章指出IGBT和门极驱动之间的优化匹配对确保安全工作十分重要,只有这样Hi Pak模块的鲁棒性才能得以完全体现。     

基于IGBT并联技术的250kW光伏并网逆变器

在大功率光伏并网逆变器的设计中,由于系统具有电压低和电流大的特点,IGBT并联技术受到了广泛重视。文章在深入分析IGBT并联技术的基础上,提出了250kW光伏并网逆变器的系统设计方案,并详细介绍了其主电路参数设计和系统控制方法。实验结果表明,该逆变器设计合理、运行可靠,具有广阔的应用前景。     

电力机车大功率负载控制电源柜自动均流法的研究

针对电力机车大功率负载控制电源柜的需求,提出了数字化开关电源模块并联均流技术,采取平均电流型的自动均流法,降低了模块的电应力和热应力,增强了系统的冗余性,解决了电源模块间均流的问题,保证电源系统的稳定可靠运行。文章运用Matlab/Simulink模拟硬件电路,采用平均电流均流控制技术,搭建了四个电源模块并联输出的均流控制系统。     

三电平NPC拓扑结构中功率IGBT器件的应用和分析

讨论了三电平NPC拓扑结构的基本工作原理和相应的换流路径;考虑到IGBT模块对直流电压稳定性的要求,给出在给定故障率条件下允许长期运行的最大直流母线电压;分析了器件芯片技术及封装的特点,给出了在三电平应用中的IGBT解决方案;以4.5k V IGBT为例,研究了三电平拓扑布局应用中杂散电感及结温差异所引起的开关特性问题,并提出一些在三电平设计中关于IGBT模块均流和布局应用方面的建议。     

蓄电池充电机并联不均流原因及解决方案

介绍了蓄电池充电机并联不均流的原因以及可行的解决方案,重点介绍了"下垂法"并联均流控制技术原理,并通过仿真试验进行了验证。     

特种整流电源的均流设计

介绍了特种整流电源并联支路均流设计及计算方法,结合某高校特种试验电源设计对晶闸管并联桥臂进行仿真和试验分析,对大功率整流系统的均流设计有一定参考价值。     

地铁牵引供电系统双向变流装置直流短路研究

采用以双向变流装置为核心的新型牵引供电系统方案,解决目前地铁牵引供电系统存在制动能量无法回收的问题。考虑到供电系统的可靠性,对新型供电系统直流侧的短路故障特性分段进行分析,IGBT(绝缘栅双极晶体管)反并联二极管处于续流或自然整流状态,存在较大的损坏风险。为了保护装置的IGBT反并联二极管,提出采用在功率模块中额外并联低内阻的功率二极管和设置直流侧电抗的方式,降低流过反并联二极管的短路电流。最终,搭建基于实际装置的仿真模型,通过仿真验证了直流短路分析的准确性。     

基于平均电流均流法控制的逆变器系统并联技术研究

基于平均电流均流法(ACSS)控制的逆变器并联系统由有3个控制环的逆变器模块组成,这3个控制环分别为内部电流反馈环、电压反馈环及外部均流环。引入一种扰动源代替逆变器并联时的电流不平衡因素,建立一种新的逆变器模型,实现负载均分。理论分析证明该并联系统的稳定性好,冗余性强,输出电压精度高。电路仿真结果表明该并联方案可行,具有较好的均流精度,电气性能指标优于单逆变模块。     

高速动车组辅助变流器的并联控制

以高速动车组项目为背景,研究和实现了辅助变流器并联系统的控制策略。利用PQ下垂法,通过计算各辅助变流器的输出有功功率和无功功率,对其输出电压和频率进行下垂特性控制,以实现无互联线的辅助变流器并联。从高速动车组辅助变流器并联满功率地面组合试验结果来看,该并联系统运行稳定,动态响应快,均流效果良好。     

栅射极并联电容对大功率IGBT开通过程的影响

高压大功率IGBT(绝缘型双极性晶体管)作为第三代电力电子领域最具有代表性的产品,正广泛的应用于高速动车组牵引系统中,高压大功率IGBT往往因为选取低的栅极电阻而导致集电极电流变化更快,因此有必要并联栅射极电容来降低集电极电流变化率.文中指出由于栅极引线电感的影响导致栅射极并联电容存在2种模式,与不增加栅射极电容的模式...     

一种基于IGBT的金属钽加热用大电流直流断路器的研制

在使用轫致辐射二极管产生X射线的应用中,需要可控的稳定直流电流对其阳极材料——金属钽进行加热。加热电流来自于大容量低压蓄电池,电流值需要到2 k A以上。为此,文章研制了一套基于功率IGBT的大直流断路器装置,用于控制蓄电池的放电,为金属钽加热提供稳定电流。设计过程中,利用IGBT栅极驱动改变IGBT关断速度,降低了电路中大杂散电感引起的高过压。现场试验结果表明,整套装置的持续直流电流、可关断电流和通态持续时间等指标完全满足设备需要。     

高性能全数字化车载逆变电源

文章介绍了一种高性能全数字化车载逆变电源,阐述了该电源的整体结构、性能优势,其基于TMS320LF2407芯片的DSP软件设计,说明了IGBT的驱动要求以及使用HCPL-316J实现IGBT过流欠压保护的原理。     

基于CAN通信的电源并联冗余结构在电力机车上的应用研究

以电力机车110 V电源为研究背景,利用TI公司的数字信号处理芯片TMS320F2812作为主控制器件,采用电压外环、电流内环的双闭环控制策略,通过CAN总线进行信息传输,用软件编程的方式实现各个并联模块的智能均流.试验证明,电源带载运行稳定,均流效果好.     

日立制作所最近开发的机车车辆控制用半导体元件

介绍了用于铁路机车车辆驱动装置的2000V IGBT模块的开发经过与协向。由于2000V、3300V、4500－6500V的耐压系列化，几乎适用于所有的铁路机车车辆用2点式及3点式的逆变器。IGBT模块电流的系列化发展，使各种容量的逆变器实现了小型紧凑化，以3300V IGBT为例，针对路机车车辆器件的高耐压低损耗硅元件的关键技术，介绍了快速低损耗的穿通型IGBT的开发构思及特性以及快速快复二级管的技术特性。同时介绍了可靠性高的大容量模块技术，低热电阻、均流及绝缘技术并对下一代器件技术HiGT的设计、特性及适用性作了说明。     

高速磁浮车载电网DC/DC变换器研究

上海高速磁浮24 V车载电网DC/DC变换器采用MRC拓扑结构和下垂均流法,参数设计复杂、效率低,电压调整率低且均流误差大。本文基于最大电流均流法设计一种分布式LLC谐振变换器以改进车载电网,分析了LLC变换器及并联均流控制器的原理特性,并研制样机进行实验验证,实验结果证明了该车载电网直流变换器的优越性。