大功率有源滤波器的并联变流器电路

提出了有效应用并联变流器作为大功率负载时的无功补偿器以及有源滤波器(APF)新拓扑.由于单个器件功率容量有限,要将功率电路结构的谐波电流总畸变率保持在规定的标准内,并联是增加设备定额的一种选择.有文献报导把几个变流器而非开关并联在一起,在分担负载时更可靠.从这个角度来看,多电平变流器很重要,因为其典型功率电路结构能把单个器件的应力限制在适当的范围.另一方面,多电平变流器具有开关频率低和能有效利用开关器件的优点,这在大功率应用中非常关键.这些优点在与一个小功率、高频的电流控制的有源滤波器并联后得到了充分利用,消除了高次谐波.提出了一种由一个三点式中点箝位变流器和一个辅助电流控制电压型逆变器组成的新的并联拓扑结构及其控制技术,并在SABER仿真平台对线性与非线性负载进行了广泛的仿真研究.     

大功率半导体器件的工艺现状

90年代中期,采用6英寸区融(FZ)硅片(开发于1993年)和硅片工艺设计(开发于90年代)新技术,增加了晶闸管和GTO容量.由于功率器件容量增大,人们须考虑的是如何用自关断器件使功率电子达到更高的性能,进而扩展应用领域.     

基于功率循环的功率器件寿命评估快速工程方法

介绍了工程中常用的4种基于主动功率循环的半导体功率器件寿命评估模型,针对这些模型存在忽略功率器件封装与实际工况复杂性的问题,提出用于寿命评估的功率循环试验更适合基于器件退化而非器件失效来选定阈值的观点,并给出了快速完成实际工况模式下基于器件退化的功率循环试验的阈值设定方法,功率器件寿命评估快速公式和残余寿命评估方法。该方法在工程实践中可以快速低成本地评估功率器件的寿命。     

SiC功率器件在电力牵引系统的应用研究

介绍电力机车传动系统的构成,对开关器件功率损耗进行简要分析,通过与传统硅基功率器件在机车变流器应用的对比分析,说明碳化硅(SiC)功率器件在轨道交通领域的应用优势。     

150mm高压脉冲功率晶闸管的研制与应用

大功率脉冲电源是脉冲电磁发射武器平台的重要组成部分,开关器件是其关键技术。150 mm(6英寸)超大功率脉冲晶闸管的成功研发,满足了超大功率脉冲电源开关器件运行寿命长、可靠性高、体积小、重量轻的发展趋势要求。文章重点研究了浪涌电流下超大功率脉冲晶闸管的特性。     

超结IGBT的结构特点及研究进展

随着绝缘栅双极型晶体管(IGBT)技术的发展,目前主流的场截止型结构越来越接近其理论极限。超结被誉为"功率MOS的里程碑",近年来也被引入IGBT以进一步提升器件性能。超结IGBT结合了场截止型IGBT和超结结构的优点,可在更短漂移区长度下实现高耐压和低损耗。然而,作为一种双极型器件,超结IGBT具有与超结MOSFET不同的工作原理。文章从超结原理出发,揭示了超结IGBT的结构特点和工作原理,并对超结IGBT的最新研究进展进行了梳理和概括。     

功率半导体器件与电气化铁路的地面设备

电气化铁路地面设备使用的功率半导体器件,从整流管经晶闸管发展到GTO,根据设备的用途、功能和功率等,采用了各种电路结构和冷却方式.尤其是最近,随着IGBT、IEGT和GCT等自关断器件性能的提高,具有PWM功能的大功率逆变器也正在电气化铁路的各种地面设备上应用,而且还在不断研究新的应用领域.将来,采用这些器件生产的PWM变流器用于直流供电回路时,供电变电所的再生电能会增加.文章介绍处理这些再生电能的方法.     

基于混合碳化硅器件的城市轨道交通车辆牵引节能研究

以碳化硅为代表的新一代半导体器件在城市轨道交通车辆中的应用对车辆牵引电传动系统技术的发展意义重大。将混合碳化硅器件应用于城市轨道交通车辆牵引系统中，能极大地发挥碳化硅器件高温、高频和低损耗的特点，提高车辆牵引系统效率，实现牵引系统的节能降耗目标。与硅功率器件的电机损耗相对比，混合碳化硅功率器件的电机损耗可降低4%;通过更换功率器件、配套新型牵引控制单元，以及采用新的PWM(脉冲宽度调制)控制算法，降低了功率器件的开关损耗和导通损耗。在此基础上，优化了碳化硅功率器件的控制算法，以抑制电流谐波、降低电机损耗。软件仿真和装车测试结果验证了该混合碳化硅器件在车辆牵引系统中的节能效果。     

宽禁带功率器件键合缓冲技术的可靠性分析

在电力电子应用中,性能优于硅功率器件的宽禁带功率器件得到广泛关注。然而,传统功率器件封装中的芯片顶部的电气互连结构现在已成为限制宽禁带功率器件寿命的主要因素。因此,有必要通过使用键合缓冲技术将铜键合线、焊带和引线框架来代替铝键合线作为芯片顶部的电气互联以满足宽禁带功率器件在高温工作条件下的要求。文章回顾了不同键合缓冲技术和金属键合材料在功率循环测试中的可靠性表现。其中,因瓦合金键合缓冲材料与铜键合线的结合在众多键合材料中显示出最强大的功率循环测试能力。失效分析显示,宽禁带功率器件封装的薄弱点已经从芯片顶部的键合材料变为氧化铝陶瓷衬底或芯片上表面的铝金属层。     

基于铜夹互连的双芯片功率器件的热力机械性能研究

传统的功率半导体器件封装结构通常会采用铝（Al）线键合，这就导致了器件电路寄生电感大和可靠性问题，限制了碳化硅（SiC）功率器件的发展。有研究人员提出了一种新型的铜夹互连工艺，可实现双面散热和提高器件的功率密度，但目前的研究主要集中在其热性能和可靠性方面，缺少对结构设计的优化研究。因此，有必要对多芯片铜夹互连的结构优化设计开展进一步研究。文章针对铜夹功率器件重要的结构参数对芯片应力集中的影响进行了仿真研究。结果表明，铜夹厚度对芯片应力集中影响最大，而铜夹跨度影响最小。对比采用焊料层应力最小的结构参数建立铜夹器件模型与对应的引线模块，可发现在功率循环下，铜夹器件的铜夹和焊料层的疲劳寿命相比于引线模块提升了10倍以上，并且卸荷槽对提升铜夹器件疲劳寿命有显著影响。