基于RB-IGBT的矩阵变换器中杂散电感的影响与优化

发布时间：2018-09-03 18:21

【摘要】：主电路杂散电感是影响矩阵变换器开关器件可靠运行和整体性能的重要因素。该文对基于逆阻型IGBT(RBIGBT)的矩阵变换器中杂散电感和吸收电容的影响进行分析,并由此研究主电路结构优化设计方法。首先分析了杂散电感及吸收电容对矩阵变换器中双向开关器件关断暂态过程的影响,给出了吸收电容引起矩阵变换器波形畸变的原因。基于RB-IGBT行为模型的仿真结果表明,矩阵变换器主电路杂散电感及吸收电容对双向开关换流暂态各个阶段持续时间及尖峰电压的影响并不相同。然后提出一种减小换流回路杂散电感的主电路连线与器件布局优化设计方法,归纳分析了基本设计原则,并以此构建了基于RB-IGBT的矩阵变换器样机实验平台。该样机平台下的单管多脉冲测试实验结果表明,不同换流回路下的开关器件关断电压尖峰最大值为375V。通过对比主电路结构优化前后所测输出电流波形及谐波频谱可知,经过主电路结构优化设计后的样机平台在保证系统运行可靠的同时能获得更高的波形质量。
[Abstract]:The stray inductance of the main circuit is an important factor affecting the reliable operation and overall performance of the matrix converter switch devices. In this paper, the influence of stray inductance and absorption capacitance in matrix converter based on inverse resistance IGBT (RBIGBT) is analyzed, and the optimization design method of main circuit structure is studied. Firstly, the influence of stray inductance and absorption capacitance on the turn-off transient process of bidirectional switching devices in matrix converter is analyzed, and the causes of waveform distortion of matrix converter caused by absorbing capacitance are given. The simulation results based on RB-IGBT behavior model show that the effects of stray inductance and absorption capacitance of the main circuit of matrix converter on the transient duration and peak voltage of bidirectional switching are different. Then an optimal design method of main circuit connection and device layout for reducing stray inductance in converter circuit is proposed, and the basic design principles are summarized and analyzed. Based on this, the experimental platform of matrix converter prototype based on RB-IGBT is constructed. The experimental results of single-tube multi-pulse test on the prototype platform show that the maximum off voltage peak of switching devices under different converters is 375V. By comparing the output current waveform and harmonic spectrum before and after the optimization of the main circuit structure, it can be known that the prototype platform after the optimization of the main circuit structure can obtain higher waveform quality while ensuring the reliability of the system.
【作者单位】： 清华大学电机工程与应用电子技术系电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室;
【分类号】：TM46

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本文编号：2220792