使用叠层母排的H桥逆变功率单元研究

发布时间：2017-08-04 14:43

  本文关键词：使用叠层母排的H桥逆变功率单元研究

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【摘要】：多电平级联式高压变频器由于其技术成熟、适应性强,广泛应用于国内大容量交流传动系统。多电平级联式高压变频器的高压输出是将多个H桥逆变功率单元的输出串联实现的。H桥逆变功率单元是多电平级联式高压变频器的核心组成部分。本文中提到的现款功率单元引进于几年前,技术上已经落后于当前先进产品。本论文中设计了一种使用叠层母排、用于200A多电平级联式高压变频器的新款H桥逆变功率单元,作为现款功率单元的升级换代产品。在本论文中,对新款功率单元的设计过程进行了详细的阐述,包括电力电子半导体器件的理论分析、参数计算、选型与验证,功率单元中其它部件的设计、计算与验证,结构设计及建模,热仿真建模验证,及电路杂散参数仿真建模与提取等。本论文分别对现款和新款功率单元的器件损耗进行了分析计算,建立了散热模型,并通过热仿真对两款单元的散热系统进行了分析和对比；本论文也建立了现款功率单元铜排和新款功率单元叠层母排电磁仿真模型,提取了各自的杂散参数并进行了分析对比。本论文设计的新款单元使用了叠层母排、新型电力电子半导体模块、热管散热器等技术,并通过使用仿真软件优化设计,使得新款与现款产品相比,杂散电感降低了74.2%,温度安全冗余增加了230%,总损耗降低了22.8%,散热风量降低了40%,体积减小了18.5%。与现款产品相比,新款功率单元具有更高的可靠性、更低的运行成本和更灵活的安装方式。本论文通过计算及仿真,证明了文中所设计的新款H桥逆变功率单元满足设计及使用要求,并通过与现款产品对比,证明了其适合作为现款产品的升级换代产品。
【关键词】：高压变频器 H桥逆变功率单元 叠层母排
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM921.51
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-24
• 1.1 课题研究的目的和意义8
• 1.2 国内外研究的现状8-23
• 1.2.1 国内外高压变频器研究的现状8-13
• 1.2.2 国内外逆变功率单元的研究现状13-23
• 1.3 论文主要工作23-24
• 2 H桥逆变功率单元的计算24-35
• 2.1 高压变频器整机规格24
• 2.2 IGBT模块的初步计算24-25
• 2.3 整流二极管模块的初步计算25
• 2.4 计算电力电子半导体模块的损耗25-30
• 2.4.1 计算IGBT模块的损耗25-26
• 2.4.2 IGBT片T1的损耗26-27
• 2.4.3 续流二极管芯片D2的损耗27
• 2.4.4 正弦脉宽调制(SPWM)下的IGBT模块损耗计算27-28
• 2.4.5 使用简化模型对IGBT模块的热损进行计算28
• 2.4.6 简化线性近似模型计算IGBT T1导通损耗28
• 2.4.7 简化线性近似模型计算二极管D2导通损耗28-29
• 2.4.8 简化线性近似模型计算IGBT T1二极管D2开关损耗29-30
• 2.4.10 计算整流二极管模块的损耗30
• 2.5 H桥逆变功率单元的热传导关系30-32
• 2.6 电容器组及其均压电阻的计算与选型32-33
• 2.6.1 电容器组规格计算32
• 2.6.2 电容器组及其均压电阻拓扑分析32-33
• 2.7 输入保险丝计算及选型33-35
• 3 现款H桥逆变功率单元的计算与仿真35-45
• 3.1 现款功率单元的IGBT模块损耗35-37
• 3.2 现款功率单元的二极管模块损耗37
• 3.3 现款功率单元的模块总损耗及散热计算37-39
• 3.4 现款功率单元的电容组及均压电阻的计算与说明39-40
• 3.6 现款功率单元的3D模型40-41
• 3.7 现款功率单元的热仿真及验证41-43
• 3.8 现款功率单元的的母排杂散参数的仿真与提取43-45
• 4 新款H桥逆变功率单元的计算45-57
• 4.1 新款H桥逆变单元电路拓扑45
• 4.2 IGBT模块计算选型45-48
• 4.3 整流二极管模块选型48
• 4.4 计算CM300DX-34SA模块的损耗48-51
• 4.5 计算MDD200-18N1模块的损耗51
• 4.7 对IGBT和整流半桥模块的电流校核并计算散热器热阻51-53
• 4.8 电容器组及其均压电阻的计算与选型53-57
• 4.8.1 电容器组计算53-54
• 4.8.2 均压电阻计算54-57
• 5 使用叠层母排的H桥逆变功率单元的设计57-63
• 5.1 功率单元的结构设计57-60
• 5.2 叠层母排的结构60-61
• 5.3 热管散热器的规格61-62
• 5.4 功率变换部分的设计62-63
• 6 新款功率单元的仿真及与现款单元的对比63-76
• 6.1 功率单元的热仿真及验证63-68
• 6.2 叠层母排杂散参数的仿真及提取68-72
• 6.3 本文设计功率单元与现款功率单元的对比72-76
• 结论76-77
• 参考文献77-80
• 致谢80-81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 陈小芸;初明;;冶金企业节能新技术介绍[J];梅山科技;2004年04期

2 余梅君;变频调速技术的发展及在冶金行业的应用[J];江苏冶金;2000年06期

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本文编号：620146