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。     

牵引用3300V IGBT/FRD芯片组设计与开发

针对轨道交通绝缘栅双极晶体管(IGBT)的应用特点,利用计算机仿真技术对终端结构进行优化,提高耐压特性;采用台面栅结构,提高开关速度;通过控制载流子注入效率,改善Vceon与Eoff的折中关系,降低芯片损耗;采用先进元胞设计技术,提高芯片短路能力,从而提高芯片可靠性;通过超低阳极掺杂控制阳极注入效率,免除局部寿命控制,降低FRD的反向漏电流。研究开发了3300V IGBT及其配套FRD芯片,满足轨道交通的应用要求。     

轨道交通用IGBT器件寿命预测技术综述

随着中国轨道交通车辆陆续进入高级修阶段,IGBT器件寿命预测技术成为行业关注的热点,科学的寿命评估方法是实现IGBT变流器全生命周期管理的基础。文章针对轨道交通的应用,介绍了IGBT器件失效机理、寿命预测模型及计算流程;通过概述国内外相关研究现状,归纳了目前IGBT器件寿命预测面临的难题,分析了通过采用智能化驱动、大数据分析及人工智能、状态检测等技术来提高IGBT器件寿命预测的准确性。     

高功率密度IGBT模块的研发与特性分析

基于现有标准DMOS设计技术,通过优化高压IGBTFRD芯片及其模块结构,降低芯片功耗、模块寄生电感和模块热阻,改善模块散热,提高最高工作温度。研究开发了高功率密度1 500 A/3 300 V、1 200 A/4 500 V及750 A/6 500 V IGBT模块,满足轨道交通的应用要求。     

轨道交通绝缘栅双极型晶体管模块封装材料的制备技术及其显微组织研究

作为电气系统组件,IGBT(绝缘栅双极型晶体管)模块在轨道交通领域有着广泛应用。封装材料的性能直接影响IGBT模块的使用寿命和稳定性。Al-50%Si合金是IGBT模块较为理想的封装材料。采用粉末冶金结合双向分级热压致密化成型工艺,制备了Al-50%Si合金材料。使用OM、SEM方法(扫描电子显微镜)分析热压态及热处理态合金的显微组织。结果表明,在烧结温度为720℃且保温50 min后,能够获得Si相尺寸与分布控制较好的合金;在热扩散温度为540℃,扩散处理3.5 h后,能够有效熔断纤维状与细针状共晶硅。     

1500V城市轨道交通锂电池储能系统的应用

针对现阶段城市轨道交通车辆采用电阻消耗再生制动电能带来的隧道温升、车体质量增加、能量浪费等问题,对城市轨道交通用再生制动锂电池储能系统进行研究,分析其工作原理、结构及功能,并提出锂电池储能系统充放电控制策略。以广州地铁4号线为例进行了仿真,仿真结果表明,锂电池储能系统可以有效抑制牵引供电网的电压波动。     

中车1000A/3300V IGBT在城轨牵引系统上的应用

阐述了中车TIM1000NSM33 IGBT在无锡地铁2号线牵引系统上推广应用的背景,从IGBT技术路线、牵引系统选型设计方面,对国产器件替代国外器件应用进行了可行性与可靠性对比分析。结果表明,中车1 000A/3 300V IGBT由于采用了升级的技术路线,总体性能相当,部分指标超越,符合替代要求。此外,对国产IGBT器件装车考核时出现的应用问题进行了详细分析,提出了有效的解决措施,使得国产化IGBT成功应用到无锡地铁上,并顺利推广应用到其他项目与领域。     

IGBT在轨道交通牵引应用中的可靠性研究

为提高电力机车牵引系统运行可靠性,通过对IGBT失效机理和失效模型的研究,比对多种机车在各运行区段的IGBT失效率数据,分析了失效原因,并且针对性地提出了解决措施,为轨道交通牵引变流器可靠性的深入研究提供了一定的依据。     

牵引级1500A/3300V IGBT功率模块的热学设计与仿真

主要针对牵引级1 500 A/3 300 V IGBT模块进行热学分析,建立了基于热节点网络的热阻等效电路模型,从理论上优化了功率模块的稳态热阻分布,通过有限元模型对1 500 A/3 300 V IGBT模块进行热学仿真设计,验证了该热阻模型的有效性。     

城市轨道交通小编组高密度运行的合理实施

小编组高密度作为城市轨道交通列车开行的一种、组织形式,具有运营组织灵活、节约建设费用和服务水平较高等优点.在实际运营中,由于受到一些制约条件的影响,这种运行形式还没有得到普遍采用.分析了小编组高密度运行的优点,探讨了其发展及适用条件,同时总结了制约其发展的现实因素;并基于以人为本的原则对其技术经济合理性进行分析,结合新技术的发展探讨其进一步发展的可行性.     

紧急停电按钮在轨道交通接触轨供电中的应用

结合深圳地铁3号线工程的实际情况,从城市轨道交通牵引供电制式选择对城市景观、供电安全、人员疏散等方面的影响进行讨论,并就城市轨道交通供电系统采用接触轨授流方式时设置紧急停电按钮(EPB)的必要性和解决措施进行论述。