大功率IGBT变流装置电磁瞬态分析及智能驱动研究

发布时间：2024-02-28 10:05

　　绝缘棚双极型晶体管(Insulated Gated Bipolar Transistor,IGBT)是广泛应用于中到大功率电力电子设备中的一种电压全控型功率半导体器件。它结合了电力晶体管(GTR)与金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)的优点,具有开关频率高、驱动电路简单、输入阻抗高、输出阻抗低等优点。大功率IGBT的可靠性应用是各种电力电子变流装置的基础,目前基于IGBT的大容量电力电子技术理论和应用方面存在的主要问题包括:1)功率半导体器件开关特性认识不够;2)主电路的设计过于理想化和经验化;3)对器件和装置的电磁过渡过程描述不清;4)对器件和装置失效机理不清楚,且失效后难以故障排查。本文主要针对以上四个问题,对大功率电力电子变流装置的电磁瞬态分析技术以及IGBT智能驱动技术开展研究,具体研究内容为:从半导体物理机理层面对大功率IGBT和PiN二极管的基本结构、电气特性、安全工作区进行了深入研究,并对科研工作中遇到的大功率IGBT的一些典型失效问题进行了分析、归纳,揭示了大功率IGBT可靠性应用的关键问题所在。针对大功率IGBT变流装置中叠层母排杂散电感测量与建模方法开展研究。从...

【文章页数】：151 页

【学位级别】：博士

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致谢
摘要
Abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
    1.2 大功率IGBT开关机理研究现状
    1.3 大功率叠层母排暂态分析及应用研究现状
    1.4 大功率IGBT智能驱动研究现状
    1.5 大功率IGBT保护和故障诊断研究现状
    1.6 论文的主要内容
2 IGBT模块工作原理及失效机理
    2.1 引言
    2.2 IGBT的基本结构与工作原理
    2.3 PiN二极管的结构与开关特性
    2.4 IGBT模块的安全工作区
    2.5 IGBT模块失效机理
    2.6 本章小结
3 大功率叠层母排局部杂散电感测量及建模方法
    3.1 引言
    3.2 局部电感理论
    3.3 考虑空间瞬态场的局部电感测量方法
    3.4 大尺寸三电平逆变器叠层母排局部杂散电感建模与测量
    3.5 叠层母排非平衡并联支路杂散电感分析与建模
    3.6 本章小结
4 背靠背三电平变流装置共叠层母排电磁耦合分析
    4.1 引言
    4.2 母排结构及等效电路
    4.3 三电平四象限换流模态
    4.4 开关暂态电磁耦合分析
    4.5 共叠层母排暂态过压解耦方法
    4.6 本章小结
5 基于门极电压调制的大功率IGBT智能驱动过压抑制方法
    5.1 引言
    5.2 IGBT关断暂态机理分析与建模
    5.3 IGBT门极电压调制方法
    5.4 实验与分析
    5.5 本章小结
6 基于门极电荷Q_g的大功率IGBT智能驱动故障诊断方法
    6.1 引言
    6.2 IGBT寄生电容分布
    6.3 IGBT开通门极电荷数学模型
    6.4 IGBT故障分析
    6.5 IGBT在线故障诊断策略
    6.6 实验与分析
    6.7 本章小结
7 结论与展望
参考文献
附录1 IGBT智能驱动电路
附录2 PCB罗氏线圈设计方法
作者简历
学位论文数据集



本文编号：3913694