电力电子变压器直流母排杂散电感的研究

发布时间：2023-02-14 18:00

　　电力电子变压器(Power Electronic Transformer),简称PET,其通过电力电子器件和电力电子变流技术,对能量进行转换与控制。相比于传统的电力变压器,它具有电能转换效率高、对电网污染小、高度的可控性以及体积小重量轻等优点,在未来电网的发展中有广阔的前景。在电力电子变压器中常用母排连接功率模块和支撑电容,而直流母排在工作中会产生杂散电感,杂散电感在IGBT关断瞬间会造成瞬时的电压冲击和较强的电磁干扰,这将降低功率模块的开关性能,甚至损坏功率模块,从而影响PET的可靠工作和寿命。针对杂散电感引起IGBT在关断时产生的电压尖峰这一问题,首先,本文对直流母排的结构及应用原理进行了深入的分析与说明,并利用Simplorer软件对本文所用IGBT进行精确的建模,将IGBT的实际参数拟合到所建的模型中。在此基础上通过该软件搭建半桥电路仿真模型,对比不同杂散电感对IGBT开通和关断暂态特性的影响,说明杂散电感对变流器的不利影响。其次,对直流母排的杂散电感与其结构和电容布局之间的关系进行研究。利用Q3D软件对不同尺寸、开孔、开槽、折弯及器件布局等母排常见的结构进行建模与杂散电感提取...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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1 绪论
    1.1 研究背景与研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 母排杂散电感提取方法研究现状
        1.2.2 杂散电感的影响及低感母排设计的研究现状
    1.3 本文主要研究内容
2 PET直流母排杂散电感对IGBT开关特性影响的研究
    2.1 直流母排原理与分析
        2.1.1 直流母排结构与原理
        2.1.2 直流母排杂散参数分析
    2.2 IGBT结构与仿真建模
        2.2.1 IGBT的结构与分析
        2.2.2 基于Simplorer的 IGBT建模
    2.3 杂散电感对IGBT开关过程的影响
    2.4 本章小结
3 PET直流母排结构和电容布局对杂散电感优化方法研究
    3.1 直流母排结构对其杂散电感的影响
        3.1.1 长度与宽度、厚度与间距对母排杂散电感的影响
        3.1.2 开孔大小及位置对母排杂散电感的影响
        3.1.3 长度、宽度边沿开槽深度及位置对母排杂散电感的影响
        3.1.4 折弯角度对母排杂散电感的影响
        3.1.5 基于母排结构的杂散电感优化方法
    3.2 母排上器件布局对杂散电感的影响
        3.2.1 直流侧与电容组同侧、两端布局对比
        3.2.2 电容组单侧与分侧布局对杂散电感的影响
        3.2.3 基于电容布局的杂散电感优化方法
    3.3 实验验证
        3.3.1 双脉冲实验原理
        3.3.2 优化母排结构降低杂散电感实验
        3.3.3 优化母排上器件布局降低杂散电感实验
    3.4 本章小结
4 PET直流母排温升和电流频率对杂散电感与电阻影响的研究
    4.1 母排温升及其对杂散电感与电阻的影响
        4.1.1 母排温升分析
        4.1.2 基于Simplorer的 IGBT损耗计算
        4.1.3 IGBT与母排温度场仿真
        4.1.4 母排温度对其杂散电感与电阻的影响
    4.2 母排中电流频率对其杂散电感与电阻的影响
        4.2.1 集肤效应与邻近效应
        4.2.2 考虑集肤效应与邻近效应的母排杂散参数分析
        4.2.3 不同频率下母排杂散电感与电阻的仿真提取
    4.3 本章小结
5 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集



本文编号：3742750